目录
1️⃣方差与均值的基本定义
2️⃣方差的矩形式公式
3️⃣常数平移对均值和方差的影响
4️⃣常数缩放对均值和方差的影响
5️⃣独立随机变量和的方差
方差(variance)和均值(mean)之间有一些重要的数学关系公式。这些公式主要源于概率论和统计学的基本性质。在深度学习领域中,有不少公式涉及统计和概率的知识,本文将简单记录一些常用的公式,方便推导复杂公式的时候用于查询。
1️⃣方差与均值的基本定义
均值的定义:
μ=E(X)=N1∑xi
方差的定义:
σ2=Var(X)=E[(X−μ)2]
这是方差的最标准定义。它直接衡量 X 偏离其均值 μ 的平方期望。
2️⃣方差的矩形式公式
用中文表示即:方差 = 平方的期望 - 均值的平方
Var(X)=E[X2]−(E[X])2
根据定义推导过程:
Var(X)=N1∑(xi−μ)2
=N1∑(xi2−2xiμ+μ2)=N1∑xi2−2μN1∑xi+μ2=N1∑xi2−μ2
根据定义改写为:
=E[X2]−(E[X])2
3️⃣常数平移对均值和方差的影响
E[X+c]=E[X]+c=μ+c
Var(X+c)=Var(X)
这个公式很好理解,有一组数据分布,统统加上一个常数,那么数据的均值也会加上常数,但是因为加的是常数,数据分布是整体偏移,所以方差不会变化。
这显示平移只改变均值,不影响方差。
4️⃣常数缩放对均值和方差的影响
E[aX]=aE[X]
Var(aX)=a2Var(X)
均值缩放推导:
E[aX]=N1∑axi=Na∑xi=aE[X]
方差缩放推导:
Var(aX)=E[(aX−aμ)2]=a2E[X2−2μX+u2]=a2[E[X2]−2μE[X]+μ2]
因为μ=E[X] 且 Var(X)=E[(X−μ)2]
故:
=a2[E[X2]−(E[X])2]
=a2Var[X]
5️⃣独立随机变量和的方差
若 X 和 Y 独立:
Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)
E[X+Y]=μX+μY 本文作者:James
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