什麼是樣本標準差?
樣本標準差用來衡量一組資料相對於其平均數的分散程度,分母採用貝索校正(Bessel correction)的 \(n-1\)。當你手上的資料只是從更大母體中抽取出的樣本,而非整個母體時,這是最常用的離散程度統計量。
公式
給定 \(n\) 個數值 \(x_1, x_2, \dots, x_n\),其平均數為 \(\bar{x}\),樣本標準差 \(s\) 為:
$$s = \sqrt{\frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2}$$其中 \(\bar{x}=\frac{1}{n}\sum x_i\) 為平均數,內層的加總則是所有離差平方的總和。
使用方法
輸入你的數值,並以逗號或空格分隔,即可得到標準差、平均數、變異數以及離差平方和。樣本資料請使用此版本(n-1);唯有當你掌握母體中的每一個成員時,才使用母體版本(n)。
範例演算
以資料集 \(2, 4, 12, 18, 24, 30\) 為例,平均數為:
$$\bar{x}=\frac{2+4+12+18+24+30}{6}=\frac{90}{6}=15$$各項的離差平方為 \(169, 121, 9, 9, 81, 225\),總和為:
$$\sum(x_i-\bar{x})^2 = 169+121+9+9+81+225 = 614$$於是變異數與標準差分別為:
$$s^2=\frac{614}{6-1}=122.8,\qquad s=\sqrt{122.8}\approx 11.08$$常見問題
什麼時候要除以 n 而不是 n-1?只有在計算母體標準差時才除以 \(n\)。對於樣本而言,使用 \(n-1\) 可修正估計母體變異數時所產生的偏誤。
如果只輸入一個數值會怎樣?此時標準差沒有定義(會發生除以零),因此結果會顯示為 0。
可以同時混用逗號和空格嗎?可以,數值之間以逗號或空格分隔皆可,例如 4, 8 15 16。