Стандартное отклонение населения и выборки: когда использовать каждый из них


Стандартное отклонение — один из наиболее распространенных способов измерения разброса значений в наборе данных.

Оказывается, есть два разных типа стандартных отклонений, которые вы можете рассчитать, в зависимости от типа данных, с которыми вы работаете.

1. Стандартное отклонение населения

Вам следует рассчитать стандартное отклонение совокупности, когда набор данных, с которым вы работаете, представляет всю совокупность, то есть каждое значение, которое вас интересует.

Формула для расчета стандартного отклонения генеральной совокупности, обозначаемая как σ, выглядит следующим образом:

σ = √ Σ(x i – μ) 2 / N

куда:

  • Σ : символ, означающий «сумма».
  • x i : i -е значение в наборе данных
  • μ : Среднее значение населения
  • N : Численность населения

2. Стандартное отклонение выборки

Вы должны вычислить стандартное отклонение выборки, когда набор данных, с которым вы работаете, представляет собой выборку, взятую из большей интересующей совокупности.

Формула для расчета выборочного стандартного отклонения, обозначенного как s , выглядит следующим образом:

s = √ Σ(xi – x̄ ) 2 / (n – 1)

куда:

  • Σ : символ, означающий «сумма».
  • x i : i -е значение в наборе данных
  • : Среднее значение выборки
  • n : размер выборки

Стандартное отклонение населения и выборки: разница

Из приведенных выше формул видно, что между генеральной совокупностью и стандартным отклонением выборки есть одно крошечное различие: при расчете стандартного отклонения выборки мы делили на n-1 вместо N.

Причина этого в том, что, когда мы вычисляем стандартное отклонение выборки, мы склонны недооценивать истинную изменчивость населения. Другими словами, наша оценка истинного стандартного отклонения генеральной совокупности необъективна.*

Чтобы исправить это смещение, мы делим на n-1. Было показано, что это делает стандартное отклонение выборки объективной оценкой стандартного отклонения генеральной совокупности.

*Доказательство этого выходит за рамки данной статьи. Для математического доказательства обратитесь к этому сообщению от Stack Exchange.

Стандартное отклонение населения и выборки: когда использовать каждый из них

Используйте следующие практические задачи, чтобы лучше понять, когда следует использовать стандартное отклонение популяции и выборки.

Практическая задача 1: Спорт

Предположим, тренер по баскетболу хочет суммировать среднее значение и стандартное отклонение очков, набранных 12 игроками его команды.

При расчете стандартного отклонения набранных баллов должен ли он использовать формулу стандартного отклонения населения или выборки?

Ответ: Он должен использовать стандартное отклонение населения, потому что его интересуют только очки, набранные его игроками, а не другими игроками какой-либо другой команды.

Практическая задача 2: рост

Предположим, учитель физкультуры хочет суммировать среднее значение и стандартное отклонение роста учеников в его классе.

При расчете стандартного отклонения роста должен ли он использовать формулу стандартного отклонения населения или выборки?

Ответ: Ему следует использовать стандартное отклонение населения, потому что его интересует только рост учеников в этом конкретном классе.

Практическая задача 3: Биология

Предположим, биолог хочет суммировать среднее значение и стандартное отклонение веса определенного вида черепах. Она решает пойти и собрать простую случайную выборку из 20 черепах из популяции.

При расчете стандартного отклонения весов следует ли ей использовать формулу стандартного отклонения населения или выборки?

Ответ: Ей следует использовать стандартное отклонение выборки, поскольку ее интересует вес всей популяции черепах, а не только вес черепах в ее выборке.

Практическая задача 4: Производство

Предположим, инспектор хочет суммировать среднее значение и стандартное отклонение веса шин, произведенных на определенном заводе. Он решает собрать простую случайную выборку из 40 шин с завода и взвесить каждую из них.

При расчете стандартного отклонения весов должен ли он использовать формулу стандартного отклонения населения или выборки?

Ответ: Он должен использовать стандартное отклонение выборки, потому что его интересует вес всех шин, произведенных на этом заводе, а не только вес шин в его выборке.

Дополнительные ресурсы

В следующих руководствах представлена дополнительная информация о стандартном отклонении:

Почему важно стандартное отклонение?
Что считается хорошим стандартным отклонением?
6 примеров использования стандартного отклонения в реальной жизни
Коэффициент вариации и стандартное отклонение: разница

Замечательно! Вы успешно подписались.
Добро пожаловать обратно! Вы успешно вошли
Вы успешно подписались на кодкамп.
Срок действия вашей ссылки истек.
Ура! Проверьте свою электронную почту на наличие волшебной ссылки для входа.
Успех! Ваша платежная информация обновлена.
Ваша платежная информация не была обновлена.