标准差公式

标准差公式是一种数学公式。标准差也被称为标准偏差,或者实验标准差,公式如下所示:
样本标准差=方差的算术平方根=s=sqrt(((x1-x)^2 +(x2-x)^2 +......(xn-x)^2)/(n-1))
总体标准差=σ=sqrt(((x1-x)^2 +(x2-x)^2 +......(xn-x)^2)/n )
注解:上述两个标准差公式里的x为一组数(n个数据)的算术平均值。当所有数(个数为n)概率性地出现时(对应的n个概率数值和为1),则x为该组数的数学期望。
- 中文名称 标准差公式
- 外文名称 standard deviation
- 方差公式 s^2=[(x1-x)^2 +...(xn-x)^2]/n
- 标准差 等于方差的算术平方根
- 标准差公式 s=sqrt(s^2)
详解及示例
简单来说,标准差是一组数值自平均值分散开来的程度的一种测量观念。一个较大的标准差,代表大部分的数值和其平均值之间差异较大;一个较小的标准差,代表这些数值较接近平均值。
例如,两组数的集合 {0, 5, 9, 14} 和 {5, 6, 8, 9} 其平均值都是 7 ,但第二个集合具有较小的标准差。
标准差可以当作不确定性的一种测量。例如在物理科学中,做重复性测量时,测量数值集合的标准差代表这些测量的精确度。当要决定测量值是否符合预测值,测量值的标准差占有决定性重要角色:如果测量平均值与预测值相差太远(同时与标准差数值做比较),则认为测量值与预测值互相矛盾。这很容易理解。因此如果测量值都落在一定数值范围之外,那么可以推论预测值是不合理的。
标准差应用于投资上,可作为量度回报稳定性的指标。标准差数值越大,代表回报远离过去的回报平均数值,即回报较不稳定,风险越高。相反,标准差数值越小,代表回报较为稳定,风险亦较低。
例如,A、B两组各有6位学生参加同一次语文测验,A组的分数为95、85、75、65、55、45,B组的分数为73、72、71、69、68、67。这两组的平均数都是70,但A组的标准差为17.078分,B组的标准差为2.160分(此数据使用的是总体标准差),说明A组学生之间的差距要比B组学生之间的差距大得多。
若n个数据为总体,则求总体标准差,标准差公式根号内除以n;若n个数据为样本,则求样本标准差,标准差公式根号内除以(n-1)。
因为我们接触的数据多为样本,所以一般情况下根号内除以(n-1)。
公式意义
所有数(个数为n)记为一个数组[n]。将数组的所有数求和后除以n得到算术平均值。数组的所有数分别减去平均值,得到的n个差值分别取平方,再将得到的所有平方数求和,然后除以数的个数或个数减一(若所求为总体标准差则除以n,若所求为样本标准差则除以(n-1)),最后把得到的商取算术平方根,就是取1/2次方,得到的结果就是这组数(n个数据)的标准差。
标准差
由于方差是数据的平方,一般与检测值本身相差太大,人们难以直观地衡量,所以常用方差开根号(取算术平方根)换算回来。这就是我们要说的标准差(SD)。
在统计学中,样本的均差多是除以自由度(n-1),它的意思是样本能自由选择的程度。当选到只剩一个时,它不可能再有自由了,所以自由度是(n-1)。