您现在的位置: 什么是 >> 教育学习 >>  文章正文
什么是标准差
作者:佚名 来源:网络 点击数: 日期:2007-11-14

Q:什么是标准差?标准差是什么意思?

标准差 (Standard Deviation) 是一种表示分散程度的统计观念,主要是根据基金净值于一段时间内波动的情况计算而来的。标准差已广泛运用在股票以及共同基金投资风险的衡量上,主要是根据基金净值于一段时间内波动的情况计算而来的。一般而言,标准差愈大,表示净值的涨跌较剧烈,风险程度也较大。实务的运作上,您可进一步运用单位风险报酬率的概念,同时将报酬率的风险因素考虑在内。所谓单位风险报酬率是指衡量投资人每承担 一单位的风险,所能得到的报酬,以夏普指数最常为投资人运用。

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,因为值都落在一定数值范围之外,可以合理推论预测值是否正确。

标准差的简易计算公式

假设有一组数值 x1, ..., xN (皆为实数),其平均值为:

\overline{x}=\frac{1}{N}\sum_{i=1}^N x_i

此组数值的标准差为:

\sigma = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i=1}^N (x_i - \overline{x})^2}

一个较快求解的方式为:

\sigma = \sqrt{{\sum_{i=1}^N x_i^2}\over{N}\left({\sum_{i=1}^N{x_i}\over{N}}\right)^2\ } = \sqrt{\frac{N\sum_{i=1}^N{{x_i}^2} - \left(\sum_{i=1}^N{x_i}\right)^2}{N^2}}

一随机变量X 的标准差定义为:

\sigma = \sqrt{\operatorname{E}((X-\operatorname{E}X)^2)} = \sqrt{\operatorname{E}(X^2) - (\operatorname{E}(X))^2}

须注意并非所有随机变量都具有标准差,因为有些随机变量不存在期望值。 如果随机变量 X 为 x1,...,xN 具有相同机率,则可用上述公式计算标准差。从一大组数值当中取出一样本数值组合 x1,...,xn ,常定义其样本标准差:

s = \sqrt{\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^n (x_i - \overline{x})^2}

范例

这里示范如何计算一组数的标准差。例如一群孩童年龄的数值为 { 5, 6, 8, 9 } :

第一步,计算平均值

\overline{x}

\overline{x}=\frac{1}{N}\sum_{i=1}^N x_i

n = 4 (因为集合里有 4 个数),分别设为:

x_1 = 5\,\!

x_2 = 6\,\!

x_3 = 8\,\!

x_4 = 9\,\!

\overline{x}=\frac{1}{4}\sum_{i=1}^4 x_i 用 4 取代 N

\overline{x}=\frac{1}{4} \left ( x_1 + x_2 + x_3 +x_4 \right )

\overline{x}=\frac{1}{4} \left ( 5 + 6 + 8 + 9 \right )

\overline{x}= 7此为平均值。

第二步,计算标准差\sigma\,\!

\sigma = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i=1}^N (x_i - \overline{x})^2}

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \sum_{i=1}^4 (x_i - \overline{x})^2} 用 4 取代 N

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \sum_{i=1}^4 (x_i - 7)^2}用 7 取代 \overline{x}

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \left [ (x_1 - 7)^2 + (x_2 - 7)^2 + (x_3 - 7)^2 + (x_4 - 7)^2 \right ] }

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \left [ (5 - 7)^2 + (6 - 7)^2 + (8 - 7)^2 + (9 - 7)^2 \right ] }

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \left ( (-2)^2 + (-1)^2 + 1^2 + 2^2 \right ) }

\sigma = \sqrt{\frac{1}{4} \left ( 4 + 1 + 1 + 4 \right ) }

\sigma = \sqrt{\frac{10}{4}}

\sigma = 1.5811\,\!

标准差与平均值之间的关系

一组数据的平均值及标准差常常同时做为参考的依据。在直觉上,如果数值的中心以平均值来考虑,则标准差为统计分布之一"自然"的测量。较确切的叙述为:假设 x1, ..., xn 为实数,定义其公式

\sigma(r) = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i=1}^N (x_i - r)^2}

使用微积分,不难算出 σ(r) 在下面情况下具有唯一最小值:

r = \overline{x}

发表评论
昵 称:
评 分: 非常差 很差 一般 很好 非常好
评论内容(至少5个字0/5000)
同时发布到QQ微博 同时发布到新浪微博
标签云