這個計算機能做什麼
這項工具可計算一組數值資料的標準差與變異數,同時提供相關統計量:樣本數(n)、平均數,以及平方和(SS)。標準差用來衡量數據相對於平均值的離散程度。數值愈小,代表資料點緊密集中在平均數附近;數值愈大,則表示資料分布得相當分散。
使用方法
將你的數字輸入或貼到輸入框中,數字之間可用空格、逗號或換行分隔——混用也沒問題,空白項目會自動略過。接著選擇你的資料是屬於樣本(較大群體中的一部分,除以 n−1)還是整體母體(除以 n)。按下計算,即可看到完整的分析結果。
公式解析
首先求出平均數:\( \bar{x} = \dfrac{\sum x_i}{n} \)。接著計算每個數值與平均數的差,將其平方後加總,得到平方和:
$$ SS = \sum (x_i - \bar{x})^2 $$變異數即為 SS 除以 n−1(樣本)或 n(母體),而標準差則是變異數的平方根。樣本標準差為
$$ s = \sqrt{\dfrac{\sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})^2}{n-1}} $$母體標準差為
$$ \sigma = \sqrt{\dfrac{\sum (x_i - \mu)^2}{n}} $$樣本模式採用 n−1(貝索校正,Bessel's correction),以便從樣本中得到對真實母體變異數的不偏估計。
範例計算
以資料集 10、12、23、23、16、23、21、16 為例:總和為 144,n = 8,因此平均數為 18。各項平方差加總後 SS = 192。在樣本模式下,變異數 \( = 192 \div 7 = 27.4286 \),標準差 \( = \sqrt{27.4286} \approx 5.2372 \)。在母體模式下,變異數 \( = 192 \div 8 = 24 \),標準差 \( = \sqrt{24} \approx 4.899 \)。
常見問題
什麼時候該用樣本、什麼時候該用母體?當你的資料只是某個較大群體中抽取出來的一部分,且想藉此推論整體狀況時,請選擇樣本。若你的資料已涵蓋群體中的每一個成員,則使用母體。
為什麼樣本模式至少需要 2 筆數值?樣本公式要除以 n−1,若只有一筆資料,分母會變成零,結果便無法定義。
平方和是什麼?它是每筆資料與平均數的差值平方後的總和——也是變異數與標準差共同的計算基礎。