如何理解方差和标准差的意义

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如何理解方差和标准差的意义?

随机变量X的方差为: ,方差的平方根称为标准差,它描述随机变量取值与其数学期望值的离散程度,描述随机变量稳定与波动,集中与分散的状况。标准差大,则随机变量不稳定,取值分散,预期数学期望值的偏离差大,在量纲上它与数学期望一致。

在实际问题中,若两个随机变量X,Y,E(X),E(Y)或比较接近时,我们常用来比较这两个随机变量。方差值大的,则表明该随机变量的取值较为离散,反之则表明他较为集中。同样,标准差的值较大,则表明该随机变量的取值预期期望值的偏差较大,反之,则表明此偏差较小。 随机变量X数学期望和方差有何区别和联系?

随机变量X数学期望E(X)描述的是随机变量X的平均值,而方差刻画的是随机变量X与数学期望的平均离散程度。方差大,则随机变量X数学期望的平均离散程度大,随机变量X取值在数学期望附近分散;方差小,则随机变量X数学期望的平均离散程度小,随机变量X取值在数学期望附近集中。

方差是用数学期望来定义的,方差是随机变量X函数的数学期望,所以,由随机变量函数的数学期望的计算公式我们得到: X为离散型,则有(2.3 X为连续型,则有(2.4

在实际问题中,我们经常用来计算方差。由此可以得到:随机变量X数学期望不存在,方差一定不存在。

若随机变量X数学期望存在,方差也可能不存在。 切比雪夫不等式的意义是什么?有哪些应用? 切比雪夫不等式有两种等价形式的表达形式:或。它反映了随机变量在数学期望的邻域的概率不小于。如果随机变量的分布不知道,只要知道它的数学期望和方差,我们就可以利用切比雪夫不等式估计概率。 它的应用有以下几个方面:

已知数学期望和方差,我们就可以利用切比雪夫不等式估计在数学期望的邻域的概率。 已知数学期望和方差,对确定的概率,利用切比雪夫不等式求出,从而得到所需估计区间的长度。

n重贝努力试验,利用切比雪夫不等式可以确定试验次数。 它是推导大数定律和其他定理的依据。 解题的具体步骤:

首先,根据题意确定恰当的随机变量X,求出数学期望E(X)D(X) 其次,确定的值,

最后,由切比雪夫不等式进行计算和证明。 :(一)相关系数的含义

1.相关系数刻画随机变量 XY之间的什么关系? 1)相关系数也常称为“线性相关系数”。这是因为,实际相关系数并不是刻画了随机变量XY之间的“一般”关系的程度,而只是“线性”关系的程度。这种说话的根据之一就在于,当且仅当XY有严格的线性关系是才有达到最大值1.可以容易举出例子说明:即使XY有严格的函数关系但非线性关系,不仅不必为1,还可以为0. 2如果,则解释为:随机变量XY之间有一定程度的“线性关系而非严格的线性关系” 2.相关系数刻画了随机变量XY之间的“线性相关”程度. 3. 的值越接近1, YX的线性相关程度越高;


4. 的值越近于0, YY的线性相关程度越弱.

5. 当时, YX的变化可完全由X的线性函数给出. 6. 当时, YX之间不是线性关系.

7. 上面谈到的“线性相关”的意义还可以从最小二乘法的角度解释:p95 设称为用来近似Y的均方误差,则有下列结论. 设则使均方误差达到最小.

: 我们可用均方误差e来衡量以近似表示Y的好坏程度, e值越小表示与Y的近似程度越好.且知最佳的线性近似为而其余均方误差. 从这个侧面也能说明. 越接近1, e越小.反之, 越近0, e就越大.YX的线性相关性越小.


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