二、为什么样本方差的分母是n-1?为什么它又叫做无偏估计?
简单的回答,是因为因为均值你已经用了n个数的平均来做估计在求方差时,只有(n-1)个数和均值信息是不相关的。
而你的第n个数已经可以由前(n-1)个数和均值来唯一确定,实际上没有信息量。所以在计算方差时,只除以(n-1)。
那么更严格的证明呢?
样本方差计算公式里分母为n-1的目的是为了让方差的估计是无偏的。
无偏的估计(unbiased estimator)比有偏估计(biased estimator)更好是符合直觉的,尽管有的统计学家认为让mean square error即MSE最小才更有意义,这个问题我们不在这里探讨;
不符合直觉的是,为什么分母必须得是n-1而不是n才能使得该估计无偏。
首先,我们假定随机变量的数学期望是已知的,然而方差未知。在这个条件下,根据方差的定义我们有
由此可得
这个结果符合直觉,并且在数学上也是显而易见的。
现在,我们考虑随机变量