第24课时方差与标准差【学习导航】学习要求1.体会方差与标准差也是对调查数据的一种简明的描述,要求熟练记忆公式,并能用于生产实际和科学实验中;2.体会方差与标准差对数据描述中的异同
【课堂互动】自学评价案例有甲乙两种钢筋现从中各抽取一个样本(如下表)检查它们的抗拉强度(单位:kg/mm2),通过计算发现,两个样本的平均数均为125.哪种钢筋的质量较好
【分析】在平均数相同的情况下,观察上述数据表,发现乙样本的最小值100低于甲样本的最小值110,最大值145高于甲样本的最大值135,这说明乙种钢筋没有甲种钢筋的抗拉强度稳定.在平均数相同的情况下,比较两组数据的极差能大概判断它们的稳定程度.极差:我们把一组数据的最大值与最小值的差称为极差.从数据表上可以看出,乙的极差较大,数据较分散;甲的极差小,数据较集中,这就说明甲比乙稳定.运用极差对两组数据进行比较,操作简单方便,但如果两组数据的集中程度差异不大时,就不容易得出结论.这时,我们考虑用更为精确的方法——方差.在上一课时中,学习了总体平均数的估计,其中提到平均数是“最理想”近似值的缘由.同样我们可以考虑每一抗拉强度与平均抗拉强度的离差,离差越小,稳定性就越高.那么,怎样来刻画一组数据的稳定程度呢
在上一课时中,设n个实验值(=1,2,…,n)的近似值为,那么它与这n个实验值(=1,2,…,n)的离差分别为,,…,.由于上述离差有正有负,故不宜直接相加.可以考虑将各个离差的绝对值相加,研究||+||+…+||取最小值时的值.但由于含绝对值,运算不太方便,所以考虑离差的平方和,即()2+()2+…+()2,当此和最小时,对应的的值作为近似值,因为()2+()2+…+()2=,所以当时离差的平方和最小,故可用作为表示这个物理量的理想近似值,称其为这n个数据,,…,的平均数或均值,一般记为.在上述过程中,可以发现,一组数据与其平均数