Расчёт дисперсии
У меня есть домашнее задание, которое требует выполнить несколько шагов, включая расчёт дисперсии по конкретным данным: 13, 11, 16 и 12 м. Сначала я найду среднее значение, которое равно 13 м. Затем я рассчитаю отклонения от среднего, что даст значения 0, -2, +3 и -1 м. Возведя эти результаты в квадрат, я получу 0, 4, 9 и 1 м²; их сумма составит 14 м². Дисперсия равна 3,5 м². Мне также нужно объяснить принцип, лежащий в основе этого!
Краткий ответ:
\[
\bar{x}=13\text{ м},\qquad D=3{,}5\text{ м}^2.
\]
Теория
Дисперсия — это среднее арифметическое квадратов отклонений значений от их среднего арифметического:
\[ D=\frac{(x_1-\bar{x})^2+(x_2-\bar{x})^2+\dots+(x_n-\bar{x})^2}{n}. \]
Пять шагов алгоритма
- Найти среднее арифметическое набора данных.
- Найти отклонение каждого значения от среднего.
- Возвести каждое отклонение в квадрат.
- Сложить полученные квадраты.
- Разделить сумму на количество значений.
Решение
Даны результаты: \(13\text{ м}, 11\text{ м}, 16\text{ м}, 12\text{ м}\).
Шаг А. Среднее арифметическое:
\[ \bar{x}=\frac{13+11+16+12}{4} =\frac{52}{4}=13\text{ м}. \]
Шаг Б. Отклонения от среднего:
\[ 13-13=0\text{ м}, \]
\[ 11-13=-2\text{ м}, \]
\[ 16-13=3\text{ м}, \]
\[ 12-13=-1\text{ м}. \]
Шаг В. Квадраты отклонений:
\[ 0^2=0\text{ м}^2,\quad (-2)^2=4\text{ м}^2, \]
\[ 3^2=9\text{ м}^2,\quad (-1)^2=1\text{ м}^2. \]
Шаг Г. Дисперсия:
\[ D=\frac{0+4+9+1}{4} =\frac{14}{4}=3{,}5\text{ м}^2. \]
Ответ:
\[ \boxed{D=3{,}5\text{ м}^2} \]
Проверка: сумма отклонений равна \(0+(-2)+3+(-1)=0\), а дисперсия получилась неотрицательной — результат верный.