變異系數(shù)概念和計算公式課件

第三章平均數(shù)、標準差與變異系數(shù)

第一節(jié)平均數(shù)下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式

平均數(shù)是統(tǒng)計學中最常用的統(tǒng)計量，用來表明資料中各觀測值相對集中較多的中心位置。平均數(shù)主要包括有：

算術平均數(shù)（arithmeticmean）

中位數(shù)（median）

眾數(shù)（mode）

幾何平均數(shù)（geometricmean）

調(diào)和平均數(shù)（harmonicmean）

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一、算術平均數(shù)

算術平均數(shù)是指資料中各觀測值的總和除以觀測值個數(shù)所得的商，簡稱平均數(shù)或均數(shù)，記為。算術平均數(shù)可根據(jù)樣本大小及分組情況而采用直接法或加權法計算。

(一)直接法

主要用于樣本含量n≤30以下、未經(jīng)分組資料平均數(shù)的計算。下一張

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設某一資料包含n個觀測值：x1、x2、…、xn，則樣本平均數(shù)可通過下式計算：（3-1）

其中，Σ為總和符號；表示從第一個觀測值x1累加到第n個觀測值xn。當在意義上已明確時，可簡寫為Σx，（3-1）式可改寫為：下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.1】某種公牛站測得10頭成年公牛的體重分別為500、520、535、560、585、600、480、510、505、490（kg），求其平均數(shù)。由于Σx=500+520+535+560+58+600+480+510+505+49=5285，

n=10

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得：即10頭種公牛平均體重為528.5kg。

（二）加權法對于樣本含量n≥30以上且已分組的資料，可以在次數(shù)分布表的基礎上采用加權法計算平均數(shù)，計算公式為：（3-2）下一張

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式中：—第i組的組中值；

—第i組的次數(shù)；

—分組數(shù)第i組的次數(shù)fi是權衡第i組組中值xi在資料中所占比重大小的數(shù)量，因此將fi

稱為是xi的“權”，加權法也由此而得名。

【例3.2】將100頭長白母豬的仔豬一月窩重（單位：kg）資料整理成次數(shù)分布表如下，求其加權數(shù)平均數(shù)。下一張

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表3—1100頭長白母豬仔豬一月窩重次數(shù)分布表下一張

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利用（3—2）式得：即這100頭長白母豬仔豬一月齡平均窩重為45.2kg。計算若干個來自同一總體的樣本平均數(shù)的平均數(shù)時，如果樣本含量不等，也應采用加權法計算。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.3】某牛群有黑白花奶牛1500頭，其平均體重為750kg，而另一牛群有黑白花奶牛1200頭，平均體重為725kg，如果將這兩個牛群混合在一起，其混合后平均體重為多少？此例兩個牛群所包含的牛的頭數(shù)不等，要計算兩個牛群混合后的平均體重，應以兩個牛群牛的頭數(shù)為權，求兩個牛群平均體重的加權平均數(shù)，即下一張

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即兩個牛群混合后平均體重為738.89kg。

（三）平均數(shù)的基本性質(zhì)

1、樣本各觀測值與平均數(shù)之差的和為零，即離均差之和等于零?；蚝唽懗上乱粡?/p>

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變異系數(shù)概念和計算公式2、樣本各觀測值與平均數(shù)之差的平方和為最小，即離均差平方和為最小。

(xi-)2<(xi-a)2

（常數(shù)a≠）或簡寫為：<

對于總體而言，通常用μ表示總體平均數(shù)，有限總體的平均數(shù)為：（3-3）下一張

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式中，N表示總體所包含的個體數(shù)。當一個統(tǒng)計量的數(shù)學期望等于所估計的總體參數(shù)時，則稱此統(tǒng)計量為該總體參數(shù)的無偏估計量。統(tǒng)計學中常用樣本平均數(shù)（）作為總體平均數(shù)（μ）的估計量，并已證明樣本平均數(shù)是總體平均數(shù)μ的無偏估計量。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式二、中位數(shù)

將資料內(nèi)所有觀測值從小到大依次排列，位于中間的那個觀測值，稱為中位數(shù)，記為Md。

當觀測值的個數(shù)是偶數(shù)時，則以中間兩個觀測值的平均數(shù)作為中位數(shù)。當所獲得的數(shù)據(jù)資料呈偏態(tài)分布時，中位數(shù)的代表性優(yōu)于算術平均數(shù)。中位數(shù)的計算方法因資料是否分組而有所不同。下一張

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（一）未分組資料中位數(shù)的計算方法

對于未分組資料，先將各觀測值由小到大依次排列。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式1、當觀測值個數(shù)n為奇數(shù)時，(n+1)/2位置的觀測值，即x(n+1)/2為中位數(shù)：

Md=

2、當觀測值個數(shù)為偶數(shù)時，n/2和（n/2+1）位置的兩個觀測值之和的1/2為中位數(shù)，即：（3-4）下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.4】觀察得9只西農(nóng)莎能奶山羊的妊娠天數(shù)為144、145、147、149、150、151、153、156、157，求其中位數(shù)。此例n=9，為奇數(shù)，則：

Md==150（天）即西農(nóng)莎能奶山羊妊娠天數(shù)的中位數(shù)為150天。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.5】某犬場發(fā)生犬瘟熱，觀察得10只仔犬發(fā)現(xiàn)癥狀到死亡分別為7、8、8、9、11、12、12、13、14、14天，求其中位數(shù)。此例n=10，為偶數(shù)，則：

(天)

即10只仔犬從發(fā)現(xiàn)癥狀到死亡天數(shù)的中位數(shù)為11.5天。

（二）已分組資料中位數(shù)的計算方法下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式

若資料已分組，編制成次數(shù)分布表，則可利用次數(shù)分布表來計算中位數(shù)，其計算公式為：

（3—5）式中：L—中位數(shù)所在組的下限；

i—組距；

f—中位數(shù)所在組的次數(shù)；

n—總次數(shù)；

c—小于中數(shù)所在組的累加次數(shù)。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.6】某奶牛場68頭健康母牛從分娩到第一次發(fā)情間隔時間整理成次數(shù)分布表如表3—2所示，求中位數(shù)。表3—268頭母牛從分娩到第一次發(fā)情間隔時間次數(shù)分布表下一張

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由表3—2可見：i=15，n=68，因而中位數(shù)只能在累加頭數(shù)為36所對應的“57—71”這一組，于是可確定L=57，f=20，c=16，代入公式（3—5）得：

(天)

即奶牛頭胎分娩到第一次發(fā)情間隔時間的中位數(shù)為70.5天。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式三、幾何平均數(shù)

n個觀測值相乘之積開n次方所得的方根，稱為幾何平均數(shù)，記為G。它主要應用于畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)動態(tài)分析，畜禽疾病及藥物效價的統(tǒng)計分析。如畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖的增長率，抗體的滴度，藥物的效價，畜禽疾病的潛伏期等，用幾何平均數(shù)比用算術平均數(shù)更能代表其平均水平。其計算公式如下：

(3-6)下一張

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為了計算方便，可將各觀測值取對數(shù)后相加除以n，得lgG，再求lgG的反對數(shù)，即得G值，即

(3-7)【例3.7】某波爾山羊群1997—2000年各年度的存欄數(shù)見表3—3，試求其年平均增長率。下一張

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表3—3某波爾山羊群各年度存欄數(shù)與增長率下一張

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利用（3—7）式求年平均增長率

G==lg-1[（-0.368-0.398–0.602）]=lg-1（-0.456）=0.3501

即年平均增長率為0.3501或35.01%。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式四、眾數(shù)

資料中出現(xiàn)次數(shù)最多的那個觀測值或次數(shù)最多一組的組中值，稱為眾數(shù)，記為M0。如表2-3所列的50枚受精種蛋出雛天數(shù)次數(shù)分布中，以22出現(xiàn)的次數(shù)最多，則該資料的眾數(shù)為22天。又如【例3.6】所列出的次數(shù)分布表中，57—71這一組次數(shù)最多，其組中值為64天，則該資料的眾數(shù)為64天。下一張

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五、調(diào)和平均數(shù)

資料中各觀測值倒數(shù)的算術平均數(shù)的倒數(shù)，稱為調(diào)和平均數(shù)，記為H，即（3—8）

調(diào)和平均數(shù)主要用于反映畜群不同階段的平均增長率或畜群不同規(guī)模的平均規(guī)模。下一張

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.8】某保種牛群不同世代牛群保種的規(guī)模分別為：0世代200頭，1世代220頭，2世代210頭；3世代190頭，4世代210頭，試求其平均規(guī)模。利用（3—9）式求平均規(guī)模：

(頭)

即保種群平均規(guī)模為208.33頭。

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對于同一資料：算術平均數(shù)>幾何平均數(shù)>調(diào)和平均數(shù)上述五種平均數(shù)，最常用的是算術平均數(shù)。變異系數(shù)概念和計算公式第二節(jié)標準差

一、標準差的意義用平均數(shù)作為樣本的代表，其代表性的強弱受樣本資料中各觀測值變異程度的影響。僅用平均數(shù)對一個資料的特征作統(tǒng)計描述是不全面的，還需引入一個表示資料中觀測值變異程度大小的統(tǒng)計量。下一張

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全距（極差）是表示資料中各觀測值變異程度大小最簡便的統(tǒng)計量。但是全距只利用了資料中的最大值和最小值，并不能準確表達資料中各觀測值的變異程度，比較粗略。當資料很多而又要迅速對資料的變異程度作出判斷時，可以利用全距這個統(tǒng)計量。下一張

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為了準確地表示樣本內(nèi)各個觀測值的變異程度，人們首先會考慮到以平均數(shù)為標準，求出各個觀測值與平均數(shù)的離差，（），稱為離均差。雖然離均差能表示一個觀測值偏離平均數(shù)的性質(zhì)和程度，但因為離均差有正、有負，離均差之和為零，即（）=0，因而不能用離均差之和Σ（）來表示資料中所有觀測值的總偏離程度。

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為了解決離均差有正、有負，離均差之和為零的問題，可先求離均差的絕對值并將各離均差絕對值之和除以觀測值個數(shù)n求得平均絕對離差，即Σ||/n。雖然平均絕對離差可以表示資料中各觀測值的變異程度，但由于平均絕對離差包含絕對值符號，使用很不方便，在統(tǒng)計學中未被采用。變異系數(shù)概念和計算公式

我們還可以采用將離均差平方的辦法來解決離均差有正、有負，離均差之和為零的問題。先將各個離均差平方，即()2

，再求離均差平方和，即，簡稱平方和，記為SS；由于離差平方和常隨樣本大小而改變，為了消除樣本大小的影響，用平方和除以樣本大小，即，求出離均差平方和的平均數(shù)；下一張

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為了使所得的統(tǒng)計量是相應總體參數(shù)的無偏估計量，統(tǒng)計學證明，在求離均差平方和的平均數(shù)時，分母不用樣本含量n，而用自由度n-1，于是，我們采用統(tǒng)計量表示資料的變異程度。統(tǒng)計量稱為均方（meansquare縮寫為MS）,又稱樣本方差，記為S2，即

S2=（3—9）下一張

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相應的總體參數(shù)叫總體方差，記為σ2。對于有限總體而言，σ2的計算公式為：（3—10）變異系數(shù)概念和計算公式

由于樣本方差帶有原觀測單位的平方單位，在僅表示一個資料中各觀測值的變異程度而不作其它分析時，常需要與平均數(shù)配合使用，這時應將平方單位還原，即應求出樣本方差的平方根。統(tǒng)計學上把樣本方差S2的平方根叫做樣本標準差，記為S，即：

（3-11）下一張

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由于所以（3-11）式可改寫為：（3-12）下一張

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相應的總體參數(shù)叫總體標準差，記為σ。對于有限總體而言，σ的計算公式為：（3-13）在統(tǒng)計學中，常用樣本標準差S估計總體標準差σ。

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變異系數(shù)概念和計算公式二、標準差的計算方法

（一）直接法

對于未分組或小樣本資料，可直接利用（3—11）或（3-12）式來計算標準差。變異系數(shù)概念和計算公式【例3.9】計算10只遼寧絨山羊產(chǎn)絨量：450，450，500，500，500，550，550，550，600，600，650（g）的標準差。此例n=10，經(jīng)計算得：Σx=5400，Σx2=2955000，代入（3—12）式得：

(g)

即10只遼寧絨山羊產(chǎn)絨量的標準差為65.828g。下一張

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（二）加權法

對于已制成次數(shù)分布表的大樣本資料，可利用次數(shù)分布表，采用加權法計算標準差。計算公式為：

（3—14）式中，f為各組次數(shù)；x為各組的組中值；Σf=n為總次數(shù)。

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變異系數(shù)概念和計算公式【例3.10】利用某純系蛋雞200枚蛋重資料的次數(shù)分布表（見表3-4）計算標準差。將表3-4中的Σf、Σfx、代入（3—14）式得：

(g)

即某純系蛋雞200枚蛋重的標準差為3.5524g。下一張

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表3—4某純系蛋雞200枚蛋重資料次數(shù)分布及標準差計算表下一張

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三、標準差的特性

（一）標準差的大小，受資料中每個觀測值的影