总体方差与样本方差的区别是什么?

总体方差和样本方差是统计学中两个重要概念,它们在定义和计算上有所不同,主要区别体现在数据集的性质和计算公式的分母上:

1. 总体方差(Population Variance):
定义: 总体方差是指将一个完整数据集(即总体)中的每个数值与总体平均数的差的平方求和,然后除以总体中的数值数量。
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. 特点: 总体方差考虑了所有的数据点,用于当你拥有整个数据集或总体数据时。

总体方差的应用场景: 假设你是一家手机制造公司的质量控制经理,公司刚刚生产了一批新手机。这批手机的电池寿命是你关注的焦点。如果你能测试这批生产的每一部手机的电池寿命,那么你得到的数据集就代表了总体。在这种情况下,你会计算这批手机电池寿命的总体方差。
数据集: 这批生产的所有手机的电池寿命数据。
目的: 计算电池寿命的总体方差,以了解电池寿命在所有手机中的变化程度。

2. 样本方差(Sample Variance):
定义: 样本方差是当你只有一个来自更大数据集的样本时使用的方差计算方法。它测量的是样本中的数值与样本平均数的差的平方的平均值。
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特点: 样本方差使用 n−1 作为分母,这种方法被称为贝塞尔校正(Bessel’s Correction)。目的是提供一个对总体方差的更好估计,特别是在样本大小较小时。

样本方差的应用场景: 现在,假设你是同一家公司的另一个部门的经理,但这次你没有时间或资源来测试每一部手机。相反,你只从总体中随机抽取了100部手机进行测试。在这种情况下,你得到的数据集代表了一个样本。因此,你会计算这100部手机电池寿命的样本方差。
数据集: 从生产的所有手机中随机抽取的100部手机的电池寿命数据。
目的: 计算样本方差,以估计总体(所有生产的手机)电池寿命的变化程度。

在这两个场景中,总体方差和样本方差的计算方法不同。在第一个例子中,你有关于整个总体的信息,所以使用总体方差。在第二个例子中,你只有关于样本的信息,所以使用样本方差来估计总体的变化程度。

主要区别
数据集类型:总体方差用于完整的数据集(即总体),而样本方差用于数据的一个子集(即样本)。
分母:总体方差的分母是总体中的数值数量 N,而样本方差的分母是 n−1(样本大小减一)。
目的:总体方差描述了整个数据集的离散程度,样本方差则用于估计总体方差。
在实际应用中,选择使用哪种方差取决于你的数据集是否代表了感兴趣的整个群体(总体)或只是该群体的一个样本。

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