标准
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差和标准误差
标准差和标准误差的区别
标准误差(均方误差)
在相同测量条件下进行的测量称为等精度测量,例如在同样的条件下,用同一个游标卡尺测量铜棒的直径若干次,这就是等精度测量。对于等精度测量来说,还有一种更好的表示误差的方法,就是标准误差。
标准误差定义为各测量值误差的平方和的平均值的平方根,故又称为均方误差。
设n个测量值的误差为ε1、ε2……εn,则这组测量值的标准误差σ等于:
由于被测量的真值是未知数,各测量值的误差也都不知道,因此不能按上式求得标准误差。测量时能够得到的是算术平均值(),它最接近真值(N),而且也容易算出测量值和算术平均值之差,称为残差(记为v)。理论分析表明?可以用残差v表示有限次(n次)观测中的某一次测量结果的标准误差σ,其计算公式为
对于一组等精度测量(n次测量)数据的算水平均值,其误差应该更小些。理论分析表明,它的算术平均值的标准误差。有的
书
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中或计算器上用符号s表示)与一次测量值的标准误差σ之间的关系是
需要注意的是,标准误差不是测量值的实际误差,也不是误差范围,它只是对一组测量数据可靠性的估计。标准误差小,测量的可靠性大一些,反之,测量就不大可靠。进一步的分析表明,根据偶然误差的高斯理论,当一组测量值的标准误差为σ时,则其中的任何一个测量值的误差εi有68(3%的可能性是在(,σ,,σ)区间内。
世界上多数国家的物理实验和正式的科学实验
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都是用标准误差
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数据的,现在稍好一些的计算器都有计算标准误差的功能,因此,了解标准误差是必要的。
标准差
是方差的平方根。它和观测值有相同的单位。是最常用的表示数据分散程度的指标。对于正态分布的数据,它的用处尤大。样本标准差s是对总体标准差σ的一种估计。s的值可在有统计功能的计算器上直接得出。计算s值的功能键常用表示。
标准差作为随机误差(或真差) 的代表,是随机误差绝对值的统计均值。在国家计量技术规范中,标准差的正式名称是标准偏差,简称标准差,用符号σ表示。标准差的名称有10 余种,如总体标准差、母体标准差、均方根误差、均方根偏差、均方误差、均方差、单次测量标准差和理论标准差等。标准差的定义式为:用样本标准差s 的值作为总体标准差σ的估计值。样本标准差的计算公式为:。
在抽样试验(或重复的等精度测量) 中, 常用到样本平均数的标准差,亦称样本平均数的标准误或简称标准误( standard error of mean) 。因为样本标准差s 不能直接反映样本平均数?x 与总体平均数μ究竟误差多少, 所以, 平均数的误差实质上是样本平均数与总体平均数之间的相对误。可推出样本平均数的标准误为,其估计值为,它反映了样本平均数的离散程度。标准误越小, 说明样本平均数与总体平均数越接近,否则,表明样本平均数比较离散。
标准差是表示个体间变异大小的指标,反映了整个样本对样本平均数的离散程度,是数据精密度的衡量指标;而标准误反映样本平均数对总体平均数的变异程度,从而反映抽样误差的大小 ,是量度结果精密度的指标。