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输入计算

数学公式

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结果

平方和(SS)
910
相对于平均数的离差平方总和
数据个数(n) 6
总和(Σx) 108
平均数(x̄) 18
总体方差(SS / n) 151.6667
样本方差(SS / (n−1)) 182

什么是平方和?

平方和(Sum of Squares,简称 SS)衡量的是每个数据点与数据集平均数之间离差的平方总和。它是统计学中最基础的量之一,被广泛用于计算方差、标准差、回归分析以及方差分析(ANOVA)。平方和越大,说明数据相对于平均值越离散;当平方和为零时,则表示所有数据点都完全相同。

沿数轴分布的数据点,以及指向均值的垂直离差线
每个点到均值的距离(离差)就是被平方并求和的部分。

如何使用本计算器

用逗号或空格分隔输入你的数字(例如 4, 8, 15, 16, 23, 42),计算器就会返回平方和,同时给出数据个数、总和、平均数、总体方差和样本方差。输入的数值类型不受限制——整数、小数或负数都可以照常使用。

公式详解

平方和的定义为

$$SS = \sum_{i=1}^{n}\left(x_i - \bar{x}\right)^2$$

第一步,将所有数值之和除以个数 \(n\),求出平均数 \(\bar{x}\);第二步,用每个数值减去平均数,得到它的离差;第三步,将每个离差平方;最后把这些平方值全部相加。取平方既能让所有离差都变为正值,又能让离平均数越远的数据点获得越大的权重。

$$\bar{x} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i$$
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将一条离差线段变成正方形面积,以说明离差的平方
将每个离差平方得到一块面积;把所有平方相加即得 SS。

计算示例

以数值 2、4、6、8 为例。平均数为 \((2 + 4 + 6 + 8) / 4 = 5\)。各个离差分别是 \(-3\)、\(-1\)、\(1\)、\(3\),对应的平方为 \(9\)、\(1\)、\(1\)、\(9\)。把它们相加,得到

$$SS = 20$$

除以 \(n = 4\),得到总体方差为 \(5\);除以 \(n - 1 = 3\),则得到样本方差约为 \(6.67\)。

常见问题

平方和等于方差吗?不等于。方差是平方和除以 \(n\)(总体)或 \(n - 1\)(样本)后的结果,而平方和是未经缩放的总量。

平方和会是负数吗?不会。由于每个离差都经过平方处理,每一项都为零或正数,因此 \(SS \geq 0\) 永远成立。

该用总体方差还是样本方差?当你的数据是从更大总体中抽取的样本时,使用样本方差(\(SS / (n - 1)\));当你的数据代表整个总体时,则使用总体方差(\(SS / n\))。

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