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高中数学均值与方差公式

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高中数学中,均值与方差的公式及性质如下:

一、均值公式

定义

均值(平均数)是反映数据集中趋势的指标,计算公式为:

$$

\mu = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} x_i

$$

其中,$n$为数据个数,$x_i$为第$i$个数据。

二、方差公式

定义

方差衡量数据离散程度,计算公式为:

$$

\sigma^2 = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (x_i - \mu)^2

$$

或等价形式:

$$

\sigma^2 = E(X^2) - [E(X)]^2

$$

其中,$E(X)$为均值,$E(X^2)$为数据平方的期望。

推导步骤

- 先计算均值$\mu$;

- 求每个数据与均值的差$(x_i - \mu)$;

- 将差值平方并求和,最后除以数据个数$n$。

三、标准差

方差的算术平方根称为标准差,公式为:

$$

\sigma = \sqrt{\sigma^2}

$$

标准差与原始数据单位相同,更直观反映数据波动大小。

四、性质

常数性质:

$D(C) = 0$(常数无波动);

线性变换性质:

$D(CX) = C^2D(X)$(常数平方提取)。

五、应用场景

离散型分布:如二项分布$B(n, p)$的方差为$np(1-p)$;

连续型分布:如正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,其概率密度函数包含均值和方差参数。

以上公式及性质是高中数学统计分析的核心内容,建议通过实际数据练习加深理解。