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输入计算

数学公式

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结果

均方误差(MSE)
0.375
MSE over 4 paired values
均方根误差(RMSE) 0.6124
误差平方和(SSE) 1.5
数据对数量(n) 4

什么是均方误差?

均方误差(Mean Squared Error,简称 MSE)是衡量预测值与实际观测值接近程度最常用的指标之一。它先求出每个预测值(ŷ)与对应实际值(y)之间差值的平方,再取这些平方差的平均数。由于误差经过平方处理,较大的偏差会受到更重的"惩罚",而较小的偏差影响相对轻微。MSE 的取值始终为非负数——当模型完美拟合时,MSE 恰好等于 0。

带有回归线以及数据点与直线之间垂直残差线段的散点图
均方误差衡量实际点与预测直线之间残差(垂直间距)平方的平均值。

如何使用本计算器

请把实际值和预测值分别填入两个输入框,数据之间用英文逗号分隔。两组数据的长度应当一致,并且要按位置一一对应——第一个预测值对应第一个实际值,以此类推。计算器会按顺序将它们配对,逐对计算平方误差,最终输出 MSE,同时给出相关的 RMSE(均方根误差)和 SSE(误差平方和)。如果两组数据的长度不同,则只会使用能够配对的部分。

公式详解

MSE 的计算公式为 $$\text{MSE} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}\left(y_i - \hat{y}_i\right)^2$$。对每一个数据点,先用实际值减去预测值,再把差值平方;将所有平方差相加得到的就是 SSE(误差平方和);最后除以数据点的数量 \(n\)。对 MSE 开平方便可得到 RMSE,它的优点是与原始数据单位相同,更便于直观理解。

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展示将残差平方为正方形面积的示意图
每个误差在求平均前都会先平方,因此较大的偏差会受到更重的惩罚。

实例演算

假设实际值为 3、−0.5、2、7,预测值为 2.5、0.0、2、8。各点误差依次为 \(0.5\)、\(-0.5\)、\(0\)、\(-1\)。平方后得到 \(0.25\)、\(0.25\)、\(0\)、\(1\),相加为 \(1.5\)(即 SSE)。除以 \(n = 4\),得到 MSE 为 0.375,而 RMSE 为 $$\sqrt{0.375} \approx 0.6124$$。

常见问题

MSE 多少算好? 并不存在统一的"及格线"——MSE 的大小取决于数据本身的量纲。数值越小越好,等于 0 表示完美拟合。建议把它与其他备选模型对比,或与目标变量的方差进行比较。

MSE 和 RMSE 有什么区别? RMSE 就是 MSE 的平方根。由于 RMSE 与数据单位相同、更易解读,在汇报结果时通常更受青睐。

为什么要对误差取平方,而不是取绝对值? 取平方能让函数变得平滑且可导(这在优化求解时非常有用),同时对较大误差施加更强的惩罚。另一种指标——平均绝对误差(MAE)则对所有误差一视同仁,呈线性处理。

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