Apakah penggunaan standar deviasi dibangun dengan asumsi distribusi normal?


10

Saya bertanya-tanya apakah standar deviasi selalu dibangun dengan asumsi distribusi normal. Dengan kata lain, jika sampel tidak terdistribusi secara normal, maka haruskah menggunakan standar deviasi dianggap sebagai kesalahan?


3
Distribusi yang seragam memiliki standar deviasi, bagaimana ini bisa menjadi "kesalahan"?

Jawaban:


18

Tidak. Penggunaan standar deviasi tidak mengasumsikan normal.

Varian dari variabel acak didefinisikan sebagai . Selama varians ada, standar deviasi juga ada. Simpangan baku adalah akar kuadrat dari varians.Var⁡(X)=E⁡[(X−E⁡[X])2]

Anda dapat menggunakan varians atau standar deviasi kapan saja keduanya ada. Varians muncul dalam situasi yang tak terhitung jumlahnya.Var⁡(X)

Ada teorema khusus, lemmas dll ... meskipun untuk kasus khusus di mana mengikuti distribusi normal.X

Penggunaan standar deviasi yang umum yang bergantung pada normalitas:

Jika mengikuti distribusi normal, maka ada kemungkinan sekitar 95% bahwa X berada dalam dua standar deviasi dari rata-rata.XX

Pernyataan itu benar jika mengikuti distribusi normal (dan beberapa lainnya) tetapi itu tidak benar secara umum.X

Penggunaan umum varian yang tidak bergantung pada normalitas:

Misalkan menjadi variabel acak dengan rata-rata E [ X ] = μ dan varians Var ( X ) = σ 2 . Tentukan X i untuk i = 1 , ... , n sebagai variabel acak independen, masing-masing mengikuti distribusi identik sebagai X .XE⁡[X]=μVar⁡(X)=σ2Xii=1,…,nX

Tetapkan mean sampel berdasarkan pada pengamatan sebagai: ˉ X n = 1n

X¯n=1n∑i=1nXi

Dengan Teorema Limit Pusat, bertemu menuju variabel acak yang terdistribusi normal dengan mean μ dan varians σ 2X¯nμ . (Lebih tepatnya√σ2n menyatu dalam distribusi keN(0,σ2)sebagain→∞.)n(X¯n−μ)N(0,σ2)n→∞

Implikasi praktis adalah bahwa mean sampel untuk besar n dapat diperlakukan sebagai variabel acak berdistribusi normal yang varians σ 2X¯nn adalah fungsi dari varians dariX. (IngatVar(X)=σ2.) Dan hasil ini tidak mengharuskanXnormal. (Memang membutuhkann yanglebih rendahuntuk bekerja dengan baik jikaXlebih dekat dalam arti dengan distribusi normal.)σ2nXVar⁡(X)=σ2XnX

Teorema Limit Pusat adalah alat di mana-mana yang menggunakan varian dan tidak perlu X untuk mengikuti distribusi normal.XX


4
Ketidaksetaraan Chebyshev tidak spesifik untuk varians: versi yang sama berguna ada untuk setiap momen absolut dengan kekuatan lebih besar dari . Oleh karena itu saya akan menyarankan mencari di tempat lain untuk alasan mengapa SD itu penting dan (hampir) universal, seperti peran unik yang dimainkan oleh varian dalam Teorema Limit Pusat. 1
— whuber

@whuber Ya, saya sudah mulai menulis contoh CLT (dan sekarang saya sudah menambahkannya). CLT adalah alasan yang sangat praktis untuk peduli dengan varians.
— Matthew Gunn

1
+1. Tetapi perhatikan bahwa walaupun varians (bersama-sama dengan mean) memberikan deskripsi lengkap dalam kasus normal, untuk distribusi tidak normal ini mungkin tidak lagi menjadi kasus, dan editor data d3 lainnya mungkin jauh lebih baik
— kjetil b halvorsen

2

S2σ^ML2Var[Xi]

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.