Czy można znaleźć połączone odchylenie standardowe?


Odpowiedzi:


30

Tak więc, jeśli chcesz po prostu połączyć dwie z tych próbek w jedną, masz:

s1=1n1Σi=1n1(xi−y¯1)2

s2=1n2Σi=1n2(yi−y¯2)2

gdzie i są średnimi próbkami, a i są przykładowymi odchyleniami standardowymi.y¯1y¯2s1s2

Aby je dodać, masz:

s=1n1+n2Σi=1n1+n2(zi−y¯)2

co nie jest takie proste, ponieważ nowa średnia różni się od i :y¯y¯1y¯2

y¯=1n1+n2Σi=1n1+n2zi=n1y¯1+n2y¯2n1+n2

Ostateczna formuła to:

s=n1s12+n2s22+n1(y¯1−y¯)2+n2(y¯2−y¯)2n1+n2

W przypadku powszechnie stosowanej wersji odchylenia standardowego z poprawką Bessela („ mianownik ”) wyniki dla średnich są takie same, jak wcześniej, alen−1

s=(n1−1)s12+(n2−1)s22+n1(y¯1−y¯)2+n2(y¯2−y¯)2n1+n2−1

Możesz przeczytać więcej informacji tutaj: http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation


1
Jeśli OP używa skorygowanej Bessela ( mianownik dla wariancji) wersji odchylenia standardowego próbki (jak robi to prawie każdy, kto o to pyta), ta odpowiedź nie da im dokładnie tego, czego szukają. n−1
— Glen_b

W takim przypadku ta sekcja rozwiązuje problem. (edytuj link do starej wersji Wikipedii, ponieważ została ona usunięta z nowej)
— Glen_b -Reinstate Monica

@Glen_b Dobry połów. Czy możesz to zmienić w odpowiedzi, aby uczynić ją bardziej przydatną?
— sashkello

Poszedłem do Wikipedii, aby znaleźć dowód, ale niestety tej formuły już nie ma. Chcesz opracować (dowód) lub ulepszyć Wikipedię? :)
— Rauni Lillemets,


8

Dotyczy to oczywiście grup :K

s=∑k=1K(nk−1)sk2+nk(y¯k−y¯)2(∑k=1Knk)−1

7
Jest to nieco krótkie jak na nasze standardy. Czy możesz powiedzieć coś więcej o tym, jak to się wywodzi i dlaczego jest to poprawna odpowiedź?
— Sycorax mówi Przywróć Monikę

1

Miałem ten sam problem: mając odchylenie standardowe, średnie i rozmiary kilku podzbiorów z pustym przecięciem, obliczyć standardowe odchylenie sumy tych podzbiorów.

Lubię odpowiedź sashkello i Glen_b ♦ , ale chciałem znaleźć na to dowód. Zrobiłem to w ten sposób i zostawiam to tutaj na wypadek, gdyby było to pomocne dla kogokolwiek.


Dlatego celem jest przekonanie się, że rzeczywiście:

s=(n1s12+n2s22+n1(y¯1−y¯)2+n2(y¯2−y¯)2n1+n2)1/2

Krok po kroku:

(n1s12+n2s22+n1(y¯1−y¯)2+n2(y¯2−y¯)2n1+n2)1/2=(∑i=1n1(xi−y1¯)2+∑i=1n2(yi−y2¯)2+n1(y¯1−y¯)2+n2(y¯2−y¯)2n1+n2)1/2=(∑i=1n1((xi−y1¯)2+(y¯1−y¯)2)+∑i=1n2((yi−y2¯)2+(y¯2−y¯)2)n1+n2)1/2=(∑i=1n1(xi2+y¯2+2y1¯2−2xiy1¯−2y1¯y¯)n1+n2+∑i=1n2(yi2+y¯2+2y2¯2−2yiy2¯−2y2¯y¯)n1+n2)1/2=(∑i=1n1(xi2+y¯2−2y¯∑j=1n1xjn1)+2n1y1¯2−2y1¯∑i=1n1xin1+n2+∑i=1n2(yi2+y¯2−2y¯∑j=1n2yjn2)+2n2y2¯2−2y2¯∑i=1n2yin1+n2)1/2=(∑i=1n1(xi2+y¯2−2y¯∑j=1n1xjn1)+2n1y1¯2−2y1¯n1y1¯n1+n2+∑i=1n2(yi2+y¯2−2y¯∑j=1n2yjn2)+2n2y2¯2−2y2¯n2y2¯n1+n2)1/2=(∑i=1n1(xi2+y¯2−2y¯∑j=1n1xjn1)n1+n2+∑i=1n2(yi2+y¯2−2y¯∑j=1n2yjn2)n1+n2)1/2

Teraz sztuczka polega na uświadomieniu sobie, że możemy zmienić kolejność sum: ponieważ każdy termin pojawia się razy, możemy ponownie wpisz licznik jako

−2y¯∑j=1n1xjn1
n1
∑i=1n1(xi2+y¯2−2y¯xi),

i stąd kontynuacja łańcucha równości:

=(∑i=1n1(xi−y¯)2n1+n2+∑i=1n2(yi−y¯)2n1+n2)1/2=(∑i=1n1+n2(zi−y¯)2n1+n2)1/2=s◻

Powiedziano, że istnieje prawdopodobnie prostszy sposób na zrobienie tego.

Wzór można rozszerzyć na podzestawów, jak podano wcześniej. Dowodem będzie indukcja liczby zestawów. Przypadek podstawowy został już udowodniony, a na etapie indukcyjnym należy zastosować do tego drugiego podobny łańcuch równości.k


Nie rozumiem, jak pytanie jest jasne. Czy zakłada się, że dwa zestawy danych pochodzą z tej samej dystrybucji? Czy w PO dostępne są rzeczywiste obserwacje, czy tylko przykładowe oszacowania średniej i odchylenia standardowego?
— Michael R. Chernick

Tak, zakłada się, że pochodzą z tej samej dystrybucji. Obserwacje nie są dostępne, tylko średnia i standardowe odchylenie podzbiorów.
— iipr

Dlaczego więc stosuje się formułę obejmującą indywidualne obserwacje?
— Michael R. Chernick

Może moja odpowiedź nie jest jasna. Po prostu zamieszczam matematyczny dowód powyższej formuły, który pozwala obliczyć sze standardowych odchyleń, średnich i rozmiarów dwóch podzbiorów. We wzorze nie ma odniesienia do poszczególnych obserwacji. W dowodzie jest, ale to tylko dowód, i z mojego punktu widzenia, poprawny.
— iipr
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.