問題
サンプルから母集団の分散を推定するとき、分散 V は偏差平方和 S をデータ数 n ではなく n-1 で割って求める。その理由の説明として、最も適切なものはどれか。
選択肢
- 1n で割ると母集団の分散を小さめに見積もる傾向があり、n-1 で割ることでその偏りを補正して母集団の分散を偏りなく推定できるから。
- 2n-1 で割ったほうが計算が簡単になり、必ず整数になるから。
- 3データの個数を必ず奇数にそろえる必要があるから。
- 4n-1 で割ると分散が必ず標準偏差と等しくなるから。
正解
1. n で割ると母集団の分散を小さめに見積もる傾向があり、n-1 で割ることでその偏りを補正して母集団の分散を偏りなく推定できるから。
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解説
サンプルの偏差平方和 S をサンプルの個数 n で割った値は、母集団の分散を平均的に小さく見積もってしまう性質があります。これは、偏差を計算する基準に母集団の真の平均ではなくサンプル自身の平均を使うため、ばらつきが本来より小さく評価されることに由来します。そこで n の代わりに n-1(自由度)で割ると、この過小評価が補正され、母集団の分散を偏りなく推定できます。これが不偏分散です。したがって「計算が簡単だから」「整数になるから」といった理由は誤りで、n-1で割っても整数になるとは限りません。データの個数を奇数にそろえる必要もありません。また、分散と標準偏差は一般に一致せず(標準偏差は分散の平方根)、n-1で割ることが両者を等しくするわけでもありません。母集団を推定するのか、手元のデータそのものを記述するのかで割る数が変わる点が、統計量の理解の要になります。
一問一答
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