Mathematik

Unterschiede zwischen Grundgesamtheit und Stichprobenstandardabweichungen

Bei der Betrachtung von Standardabweichungen kann es überraschend sein, dass tatsächlich zwei berücksichtigt werden können. Es gibt eine Populationsstandardabweichung und eine Stichprobenstandardabweichung. Wir werden zwischen diesen beiden unterscheiden und ihre Unterschiede hervorheben.

 

Qualitative Unterschiede

Obwohl beide Standardabweichungen die Variabilität messen, gibt es Unterschiede zwischen einer Grundgesamtheit und einer Stichprobenstandardabweichung. Das erste hat mit der Unterscheidung zwischen Statistiken und Parametern zu tun . Die Populationsstandardabweichung ist ein Parameter, bei dem es sich um einen festen Wert handelt, der von jedem Individuum in der Population berechnet wird.

Eine Stichprobenstandardabweichung ist eine Statistik. Dies bedeutet, dass es nur von einigen Personen in einer Population berechnet wird. Da die Standardabweichung der Stichprobe von der Stichprobe abhängt, ist sie variabler. Somit ist die Standardabweichung der Stichprobe größer als die der Population.

 

Quantitativer Unterschied

Wir werden sehen, wie sich diese beiden Arten von Standardabweichungen numerisch voneinander unterscheiden. Dazu berücksichtigen wir die Formeln sowohl für die Stichprobenstandardabweichung als auch für die Populationsstandardabweichung.

Die Formeln zur Berechnung dieser beiden Standardabweichungen sind nahezu identisch:

  1. Berechnen Sie den Mittelwert.
  2. Subtrahieren Sie den Mittelwert von jedem Wert, um Abweichungen vom Mittelwert zu erhalten.
  3. Quadrieren Sie jede der Abweichungen.
  4. Addieren Sie alle diese quadratischen Abweichungen.

Die Berechnung dieser Standardabweichungen unterscheidet sich nun:

  • Wenn wir die Populationsstandardabweichung berechnen, dividieren wir die Anzahl der Datenwerte durch .
  • Wenn wir die Standardabweichung der Stichprobe berechnen, dividieren wir durch n -1, eins weniger als die Anzahl der Datenwerte.

Der letzte Schritt besteht in jedem der beiden Fälle, die wir betrachten, darin, die Quadratwurzel des Quotienten aus dem vorherigen Schritt zu ziehen.

Je größer der Wert von n ist, desto näher sind die Standardabweichungen der Grundgesamtheit und der Stichprobe.

 

Beispielberechnung

Um diese beiden Berechnungen zu vergleichen, beginnen wir mit demselben Datensatz:

1, 2, 4, 5, 8

Als nächstes führen wir alle Schritte aus, die beiden Berechnungen gemeinsam sind. Im Anschluss daran werden die Berechnungen voneinander abweichen und wir werden zwischen der Grundgesamtheit und den Standardabweichungen der Stichprobe unterscheiden.

Der Mittelwert ist (1 + 2 + 4 + 5 + 8) / 5=20/5=4.

Die Abweichungen werden durch Subtrahieren des Mittelwerts von jedem Wert ermittelt:

  • 1 – 4=-3
  • 2 – 4=-2
  • 4 – 4=0
  • 5 – 4=1
  • 8 – 4=4.

Die quadratischen Abweichungen sind wie folgt:

  • (-3) 2=9
  • (-2) 2=4
  • 0 2=0
  • 1 2=1
  • 4 2=16

Wir addieren nun diese quadratischen Abweichungen und sehen, dass ihre Summe 9 + 4 + 0 + 1 + 16=30 ist.

Bei unserer ersten Berechnung werden wir unsere Daten so behandeln, als ob es sich um die gesamte Bevölkerung handelt. Wir dividieren durch die Anzahl der Datenpunkte, die fünf beträgt. Dies bedeutet , dass die Population Varianz ist 30/5=6. Die Standardabweichung ist die Quadratwurzel von 6. Diese ist etwa 2,4495.

In unserer zweiten Berechnung werden wir unsere Daten so behandeln, als ob es sich um eine Stichprobe handelt und nicht um die gesamte Bevölkerung. Wir teilen durch eins weniger als die Anzahl der Datenpunkte. In diesem Fall teilen wir also durch vier. Dies bedeutet, dass die Stichprobenvarianz 30/4=7,5 beträgt. Die Standardabweichung der Stichprobe ist die Quadratwurzel von 7,5. Dies ist ungefähr 2.7386.

Aus diesem Beispiel geht sehr deutlich hervor, dass es einen Unterschied zwischen der Grundgesamtheit und den Standardabweichungen der Stichprobe gibt.

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