分散・不偏分散 V ― なぜ n−1 で割るのか

V=S÷(n−1)。平方和を1個あたりに直す不偏分散を、n−1で割る理由と計算例(S=8→V=4)つきで解説します。

平方和 S はデータが多いほど大きくなります。1個あたりのばらつきに直したものが分散(不偏分散)V です。

桃井 すみれ(普段) 桃井 すみれ

先生、平方和 S があれば、もうばらつきは分かるんじゃないんですかぁ?

藤森 さやか 先生(普段) 藤森 さやか 先生

それがね、S はデータの個数が多いほど大きくなってしまうの。
だから公平に比べるには、1個あたりに直す必要があるのよ。

青木 澪(普段) 青木 澪

補足すると、その割り算で得るのが分散です。
標本から母集団を推測するときは、S を n ではなく n−1 で割った不偏分散 V を使います。
式は V=S÷(n−1)です。

日野 こむぎ(普段) 日野 こむぎ

なんで n じゃなくて n−1で割るの? 1個減らすの、変じゃない?

藤森 さやか 先生(普段) 藤森 さやか 先生

標本だけで計算すると、ばらつきを少し小さく見積もってしまう癖があるの。
n−1で割ると、その分を補正して母集団のばらつきに近づくのよ。
3級では「n−1で割る」と覚えておけば十分だわ。

桃井 すみれ(笑顔) 桃井 すみれ

じゃあ実際に計算してみたいですぅ。

藤森 さやか 先生(普段) 藤森 さやか 先生

2,4,6でいきましょう。
このデータの平方和 S は8だったわね。
n=3だから V=8÷(3−1)。
いくつかしら?

日野 こむぎ(笑い) 日野 こむぎ

8÷2で…V=4だ!

青木 澪(普段) 青木 澪

検算すると、V×(n−1)=4×2=8で平方和 S に戻ります。
割り算が正しいと確認できますね。

藤森 さやか 先生(普段) 藤森 さやか 先生

そのとおり。
分母を n と間違えると値がずれるから、「不偏分散は n−1」を必ず思い出してね。

確認クイズ

平方和 S=18、データ数 n=3 のとき、不偏分散 V はいくらか。

  1. 6
  2. 9
  3. 12
  4. 18
こたえを見る

正解: 2. 9

正解は2。不偏分散は n−1 で割ります。V=S÷(n−1)=18÷(3−1)=18÷2=9。検算:9×2=18で平方和 S に戻ります。

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