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數學公式

數學公式: 標準差與變異數計算機
Show calculation steps (1)
  1. Population Standard Deviation

    Population Standard Deviation: 標準差與變異數計算機

    Square root of the sum of squared deviations divided by n.

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結果

Standard Deviation (s)
5.237229
Sample mode
Variance (s²) 27.428571
樣本數(n) 8
Mean (x̄) 18
平方和(SS) 192

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。

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資料點散布在平均線周圍,並帶有偏差箭頭
變異數和標準差衡量每個資料點偏離平均值的程度。

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 \( = \sqrt{24} \approx 4.899 \)。

兩條鐘形曲線,一窄一寬,平均值相同
標準差越大,在相同平均值下分布越寬、越平緩。

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。

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