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输入计算

数学公式

数学公式: 总体标准差计算器

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结果

Population Standard Deviation (σ)
12.3153
sigma
数据个数(N) 6
总和 108
Mean (μ) 18
Variance (σ²) 151.6667

什么是总体标准差?

总体标准差用 \(\sigma\)(读作 sigma)表示,用来衡量一组数据的离散程度——前提是这组数据代表的是整个总体,而不是从中抽取的样本。\(\sigma\) 越小,说明数据越集中、紧紧围绕在平均值附近;\(\sigma\) 越大,则说明数据越分散。当你的数据覆盖了所研究群体的每一个成员时,就应该使用总体公式;如果手里只是一部分数据(即样本),则要改用样本标准差,它除以的是 \(N-1\) 而不是 \(N\)。

钟形曲线,平均值居中,两侧以一个标准差为间隔的阴影带
标准差衡量数据围绕平均值的离散程度。

如何使用本计算器

在输入框中填入你的数字,用逗号或空格隔开即可,例如 4, 8, 15, 16, 23, 42。计算器会返回标准差 \(\sigma\),同时给出数据个数 \(N\)、总和、平均值 \(\mu\) 以及方差 \(\sigma^2\),方便你逐步核对每一步结果。

公式详解

首先求出这 \(N\) 个数值的平均值:

$$\mu = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N} x_i$$

然后把每个数值与平均值之差的平方取平均,再开平方根:

$$\sigma = \sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(x_i - \mu)^2}$$

其中 \(x_i\) 表示每一个数据值,\(N\) 是数据的个数,\(\mu\) 则是总体平均值。

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实例演算

以数据 \(2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9\) 为例,共有 \(N = 8\) 个数值,总和为 40,因此:

$$\mu = \frac{40}{8} = 5$$

各项偏差平方之和为 \(9+1+1+1+0+0+4+16 = 32\),于是:

$$\sigma = \sqrt{\frac{32}{8}} = \sqrt{4} = 2$$
数据点沿水平轴的点图,中间有一条平均值线,箭头显示每个点的偏差
将每个点到平均值的距离平方、求平均,再开平方根。

常见问题

什么时候用总体、什么时候用样本?当你的数据就是完整的总体时,用总体标准差(除以 \(N\));当数据只是从更大群体中抽取的样本时,则用样本标准差(除以 \(N-1\))。

方差是什么?方差 \(\sigma^2\) 就是标准差的平方,也就是开平方根之前、各数值与平均值偏差平方的平均值。

可以输入小数或负数吗?当然可以。数值之间用逗号或空格分隔即可,负数和小数都完全支持。

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