標本標準偏差とは?
標本標準偏差は、データの値が平均からどれくらいばらついているかを表す指標で、分母にベッセル補正された \(n-1\) を用います。手元のデータが「母集団全体」ではなく「母集団から抽出した標本(サンプル)」である場合に最もよく使われる、ばらつきの代表的な統計量です。
計算式
平均を \(\bar{x}\) とする \(n\) 個の値 \(x_1, x_2, \dots, x_n\) があるとき、標本標準偏差 \(s\) は次のように求めます。
$$s = \sqrt{\frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2}$$ここで \(\bar{x}=\frac{1}{n}\sum x_i\) は平均を表し、内側の和(シグマの部分)が偏差平方和の合計になります。
使い方
数値をカンマまたはスペースで区切って入力すると、標準偏差・平均・分散・偏差平方和がそのまま表示されます。標本を扱う場合はこの n-1 版を使い、母集団のすべての要素が手元にそろっている場合にのみ母標準偏差(n で割る版)を使ってください。
計算例
データ \(2, 4, 12, 18, 24, 30\) を例にします。平均は次のとおりです。
$$\bar{x}=\frac{2+4+12+18+24+30}{6}=\frac{90}{6}=15$$各値の偏差平方は \(169, 121, 9, 9, 81, 225\) となり、その合計は次のようになります。
$$\sum(x_i-\bar{x})^2 = 169+121+9+9+81+225 = 614$$これより、分散と標準偏差は次のように求まります。
$$s^2=\frac{614}{6-1}=122.8,\qquad s=\sqrt{122.8}\approx 11.08$$よくある質問
n-1 ではなく n で割るのはどんなとき? \(n\) で割るのは母標準偏差を求めるときだけです。標本の場合は、母分散を推定する際の偏り(バイアス)を補正するために \(n-1\) を使います。
値を1つだけ入力したら? 標準偏差は定義できません(ゼロ除算になるため)。そのため結果は 0 と表示されます。
カンマとスペースを混ぜてもいい? はい。どちらの区切りでも入力できます。例:4, 8 15 16