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方差
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设X是一个随机变量,若E{[X-E(X)]^2}存在,则称E{[X-E(X)]^2}为X的方差,记为D(X)或DX。
即D(X)=E{[X-E(X)]^2},而σ(X)=D(X)^0.5(与X有相同的量纲)称为。即用来衡量一组数据的5(与X有相同的量纲)称为<b>[[标准差]]</b>或<b>均方差</b>。即用来衡量一组数据的[[离散程度]]的统计量。
方差刻画了随机变量的取值对于其数学期望的离散程度。
由方差的定义可以得到以下常用计算公式:
<b> D(X)=E(X^2)-[E(X)]^2</b> 证明: D(X)=E[X-E(X)]^2 =E{X^2-2XE(X)+[E(X)]^2} =E(X^2)-2[E(X)]^2+[E(X)]^2 =E(X^2)-[E(X)]^2 方差其实就是标准差的平方。 ==方差的几个重要性质==(1)设c是常数,则D(c)=0。 (2)设X是随机变量,c是常数,则有D(cX)=(c^2)D(X)。 (3)设 X 与 Y 是两个随机变量,则 D(X+Y)= D(X)+D(Y)+2E{[X-E(X)][Y-E(Y)]} 特别的,当X,Y是两个相互独立的随机变量,上式中右边第三项为0(常见协方差), 则D(X+Y)=D(X)+D(Y)。此性质可以推广到有限多个相互独立的随机变量之和的情况. (4)D(X)=0的充分必要条件是X以概率为1取常数值c,即P{X=c}=1,其中E(X)=c。 ==常见随机变量的期望和方差==设随机变量X。 X服从(0—1)分布,则E(X)=p D(X)=p(1-p) X服从泊松分布,即X~ π(λ),则 E(X)= λ,D(X)= λ X服从均匀分布,即X~U(a,<b>b),</b>则E(X)=(a+b)/2, D(X)=(b-a)^2/12
X服从指数分布,即X~e(θ), E(X)= θ,D(X)= θ^2
(甘肃省,2002年)某校初三年级甲、乙两班举行电脑汉字输入速度比赛,两个班参加比赛的学生每分钟输入汉字的个数,经统计和计算后结果如下表所示:
==切比雪夫不等式==
设随机变量X就有数学期望E(X)=µ,方差D(X)=σ^2 ,则对于任意整数ε,有不等式
<table><tr><td></td><td>或</td><td></td></tr></table> 成立。 由切比雪夫不等式可以看出,若 ε 越小,则事件{|X-E(X)|< ε }的概率越大,即随机变量X 集中在期望附近的可能性越大. 就只连续性随机变量的情况来证明。 设X的概念密度为 f(x). <table><tr><td></td></tr></table> 当方差已知时,切比雪夫不等式给出了r.v X与它的期望的偏差不小于3σ 的概率的估计式 .
如取ε =3σ