matlab 统计基本函数 var方差

本文详细介绍了MATLAB中的统计函数var用于计算方差的用法,包括区分方差和样本方差的无偏估计,以及var函数的不同参数设置。通过实例解释了var函数在向量和矩阵上的应用,并展示了如何处理加权情况,同时提供了源代码片段以加深理解。

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matlab 统计基本函数 var方差
matlab中的方差函数var的用法及具体分析:
首先我们应该清楚的区分两个概念,即方差和样本方差的无偏估计,
简要来说就是,方差公式中分母上是N,而样本方差无偏估计公式中分母上是N-1 (N为样本个数)。
函数名称: var
函数功能:求解方差
函数用法:var(X) %与var(X,0)相同
var(X,W)
var(X,W,dim)
注:var(X,W) % W可以取0或1,取0求样本方差的无偏估计值(除以N-1;对应取1求得的是方差(除以N), W也可以是向量,但必须与X中的第一个维度数相同,即length(W)= size(X,1)
所以还存在: var(X ,0 ,dim) % 除以N dim =1 对每列操作 dim = 2 对每行操作
var(X ,1 ,dim) % 除以N-1 dim =1 对每列操作 dim = 2 对每行操作

var(X,W,dim)   % 关于W取向量时,把W看做X中观察值发生的次数(或者说概率也行)

下面详细介绍秘籍:
…………………………………………………
对于X是向量时,把向量中每个元素看做一个样本
var(X)或者var(X,0)函数输出这个向量中元素的样本方差的无偏估计值,var(X,1)输出的是样本方差
例1:

a = [1 6 1 4];
aa = var(a)
aa =
6
a_var = var(a,1)
a_var =
4.5000
(sum((a-mean(a)).^2))/(length(a))
ans =
4.5000
……………………………………………………
对于X是矩阵时
把每行

### 如何在 MATLAB 中计算连续函数方差 对于给定的一个连续函数 \( f(x) \),其定义域为 \( a \leq x \leq b \),可以按照积分形式来计算该函数的均值和方差。假设已知概率密度函数 \( p(x) \),则均值 \( E[X] \) 和方差 \( Var(X) \) 可分别表示为: \[E[X]=\int_{a}^{b}{xp(x)}dx,\] \[Var(X)=\int_{a}^{b}(x-E[X])^2p(x)dx.\] 如果考虑的是非概率密度函数的一般连续函数,则通常需要先将其转换成某种形式的概率分布,或者直接通过数值方式近似处理。 下面提供一种通用的方法用于计算任意给定区间上连续函数相对于均匀分布情况下的“方差”,这实际上是在衡量函数值围绕平均值的变化程度[^1]。 #### 步骤说明 - **设定参数** 需要确定被分析的连续函数表达式以及自变量变化范围。 - **离散化过程** 将连续区间的端点设置好之后,采用适当步长对该区间做分割采样形成一系列离散点集 {xi|i=1,...,N} ,这里 N 表示总的样本数量;接着针对每一个 xi 计算对应的 yi=f(xi) 得到一组数据对 {(xi,yi)|i=1,...,N} 。此时便可以把原问题转化为基于有限个观测值得到的经验统计特性研究上来讨论了。 - **计算均值与方差** 利用上述获得的数据集合{(xi,yi)},借助MATLAB内置命令`mean()`求得所有 y_i 的平均数作为整体趋势代表μ_y ;再利用公式\(σ^2=\frac{1}{N}\sum(y_i-\mu_y)^2\) 来估算总体波动大小 σ² 即可完成整个流程的设计[^2]。 下面是具体的 MATLAB 实现代码片段: ```matlab % 定义函数句柄 func = @(x) sin(pi*x).*exp(-abs(x)); % 设置积分上下限及采样数目 lowerLimit = -2; upperLimit = 2; numSamples = 1e4; % 创建线性空间并获取对应y坐标数组 samplePoints = linspace(lowerLimit, upperLimit, numSamples); functionValues = arrayfun(func,samplePoints); % 使用trapz()执行梯形法则逼近一维定积分运算得到期望估值 expectedValue = trapz(samplePoints,functionValues)/... (upperLimit-lowerLimit); % 构造偏差平方项列表随后再次应用trapz()得出最终结果 deviationSquaredTerms = (functionValues-expectedValue).^2; varianceEstimate = trapz(samplePoints, deviationSquaredTerms)/... (upperLimit-lowerLimit); disp(['Estimated Variance is ', num2str(varianceEstimate)]); ``` 这段程序首先创建了一个匿名函数 `func` 描述目标连续函数的形式,然后指定了积分区域边界和内部划分精度 level。接下来构建了一系列测试位置 samplePoints 并据此评估各处的目标响应 functionValues。最后运用复合梯形规则 approximate integration 对原始输入进行了两次独立操作——一次用来决定中心矩的位置 expectedValue 而另一次则是为了量化散布程度 varianceEstimate ——从而实现了对方差的有效测量。
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