1. 均值:平衡点
数理统计初级教程这本书里,对于平均值有一个非常形象的比喻:
比如说现在有这么10个数据:2,4,5,8,2,3,5,6,8,2
然后把这些数据按照从小到大依次排列在数轴上面。第一个数据是2,我们就在2这个位置放一个小方块,然后是4,我们在4这里放一个小方块,以此类推。于是10个数字放完以后,2这里有3个方块,3这里有1个,4这里有1个,5这里有2个,6这里有1个,8这里有2个,总共刚好是10个。
那现在假如每个小方块的重力都是1个单位,那我们应该在哪个地方放一个支点才能保证这个数轴是平衡的呢?我们都知道杠杆原理是吧,力的大小乘以力臂就是力矩了。比如说现在支点放在4.5这里,那么2这里有3个方块,力是3,力臂是,而对于3,方块有一个,力是1,力臂是,把全部的方块加起来可以得到下面的式子:
最后算出来,刚刚好,是0,所以在4.5左边和右边的力矩相同,这个天平平衡了。而如果我们用常规的求平均值的方法算一下的话:
原来均值就是4.5。而且,到了这里是不是就跟上面求力臂的式子很像了呢?
也就是说,均值相当于一组数据中,各个数字以数量加权以后()的均衡位置。
而关于的这种表述我们很快还会看到。
2. 均值的几个性质
从上面力臂那个例子可以看出来,所有的项,对均值的差,这些差加起来,和等于0
(1.1)
接下来为了演示的方便,我们主要看这一组数据3,5,7。很明显,这组数据的平均值是5,于是有
如果给上面这组数据每个数字加上3,新的一组数据的平均值是, 而,实际上对于,每一个项都加上常数c以后,有新的均值等于
(1.2)
也就是原来的平均值加上c。这里还有另外一些东西:首先,然后当c是常数的时候,,后面这些性质还会反复的用到。
如果给3,5,7这组数字都乘以一个常数2,则新的平均值是,也就是原来平均值5乘以常数2等于10。同样,对于,每一个项都乘以常数c以后,有新的均值等于
(1.3)
对于求和,常数系数可以提取出来。
注:本篇主要来源于《数理统计初级教程》