平方和计算器
根据任意数值数据集,计算原始平方和、离差平方和、均值及样本方差。
计算平方和
输入数字,用逗号、空格或分号分隔。
关于平方和
平方和是统计学、代数、回归及实验分析中的基础量。这个术语可指两种相关计算,因此本计算器同时提供两者。原始平方和是将每个观测值平方后相加:Σx²。校正平方和,也称离差平方和,用于衡量数据围绕均值的变异,计算式为 Σ(x − x̄)²。同时查看两个结果可避免歧义,也让计算适用于更多问题。
原始平方和描述各数值相对于零的平方大小。对于 1、2、3 和 4,结果为 1² + 2² + 3² + 4² = 30。负观测值的平方为正数,因此 −2、0 和 2 的原始平方和为 8。这种形式见于向量长度、最小二乘代数、信号能量及统计公式的中间步骤。若给整个数据集加上常数,原始平方和会发生变化。
离差平方和有时称为总平方和,衡量观测值偏离算术平均值的程度。对于 1、2、3 和 4,均值为 2.5,离差平方之和为 5。由于每个数值都与中心比较,所有观测值加上同一个常数不会改变结果。离差平方和为零表示所有观测值相同。数值越大,总体离散程度通常越大,但它也往往随样本量增加而增大。
样本方差可直接由离差平方和得到:将其除以 n − 1,其中 n 为观测值数量。分母 n − 1 是贝塞尔校正,用于输入数据是更大总体中一个样本的情况。若这些数值构成整个总体,则应将离差平方和除以 n。本计算器仅在至少有两个观测值时显示样本方差,因为单个数值没有可用于估计样本变异的自由度。
在方差分析和回归中,平方和会被分解为可解释与不可解释的部分。总变异可划分为模型解释的变异及残差。这些计算遵循同一核心思想:先将离差平方,使正负差异无法相互抵消,再求和。平方还会赋予较大偏差更高的权重,因此解释异常值时需特别注意。
请尽可能输入未经舍入的原始观测值。过早舍入均值或单个离差可能明显改变最终平方和,尤其在大型数据集中。本计算器在运算过程中保留完整数值精度,只对显示结果进行舍入,方便快速核对作业、描述性统计、方差计算,以及回归或方差分析的基础步骤。
平方和计算示例
| 数据 | 结果 | 说明 |
|---|---|---|
| 1, 2, 3, 4 | Σx² = 30;离差平方和 = 5 | 均值为 2.5,样本方差为 5 ÷ 3 = 1.6667。 |
| -2, 0, 2 | Σx² = 8;离差平方和 = 8 | 均值为零,因此原始平方和与离差平方和相等。 |
| 5, 5, 5 | Σx² = 75;离差平方和 = 0 | 相同观测值相对于均值没有变异。 |
如何计算平方和
- 输入每个观测值,并用逗号、空格或分号分隔。
- 点击“计算平方和”,处理完整数据集。
- 需要 Σx² 时查看“原始平方和”;需要衡量均值周围的变异时查看“离差平方和”。
- 需要将离差平方和除以 n 减一时,查看“样本方差”。
平方和常见问题
原始平方和的公式是什么?
将每个观测值平方后相加,记为 Σx²。它衡量相对于零的平方大小,而非均值周围的变异。
什么是离差平方和?
它是每个观测值与均值之差的平方总和,即 Σ(x − x̄)²,也称校正平方和。在许多统计场景中,它也称为总平方和。
样本方差与平方和有什么关系?
样本方差等于离差平方和除以 n − 1。用样本估计总体方差时,这个分母用于校正偏差。
平方和可以是负数吗?
不可以。每个平方项都非负,因此它们的和也不可能为负。只有所有观测值都相等时,离差平方和才为零。
为什么方差分析和回归使用平方和?
离差平方可以量化变异,避免正负误差相互抵消。平方和还可分解为模型部分与残差部分,以便比较。