什么是抽样误差?
抽样误差,指的是样本统计量(例如样本均值)与总体真实值之间的差异。它之所以产生,仅仅是因为你测量的是总体中的一部分样本,而非全部个体。本计算器用公式 \(E = z \times s / \sqrt{n}\) 把这种不确定性表示为误差边际,其中 \(z\) 是对应置信水平的 Z 值,\(s\) 是标准差,\(n\) 是样本量。
使用方法
先选择一个置信水平(90%、95% 或 99%),它会确定相应的 Z 值。接着输入数据的标准差以及样本中的观测数量。计算器会同时给出标准误(\(s/\sqrt{n}\))和完整的误差边际(\(z \times s/\sqrt{n}\))。样本量越大,误差越小;数据波动越大(\(s\) 越高),误差则越大。
公式解析
首先,均值的标准误为 $$SE = s / \sqrt{n}$$ 它描述样本均值通常会围绕真实均值波动多大。再乘以 Z 值,就把它放大为置信区间的半宽度。常用的 Z 值有:1.645(90%)、1.96(95%)和 2.576(99%)。
实例演算
假设 \(s = 15\),\(n = 100\),置信水平为 95%(\(z = 1.96\))。标准误为 $$15 / \sqrt{100} = 15 / 10 = 1.5$$ 抽样误差则为 $$1.96 \times 1.5 = 2.94$$ 也就是说,在 95% 的置信水平下,估计值的精度约为 ±2.94。
常见问题
如何减小抽样误差? 增大样本量 \(n\)。由于公式中有平方根,把 \(n\) 增大到原来的 4 倍,误差才会减半。
该用哪个 Z 值? 标准的 95% 置信水平用 1.96;如果你的应用需要不同的置信度,可选 90% 或 99%。
抽样误差和偏差是一回事吗? 不是。抽样误差是随机的,会随样本量增大而缩小;偏差则是系统性的,无法靠增大样本量来消除。