หมายถึงค่าเบี่ยงเบนสัมบูรณ์ที่น้อยกว่าค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสำหรับ


9

ฉันต้องการเปรียบเทียบค่าเบี่ยงเบนสัมบูรณ์เฉลี่ยกับส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานในกรณีทั่วไปกับคำจำกัดความนี้:

MAD=1n−1∑1n|xi−μ|,SD=∑1n(xi−μ)2n−1

ที่ไหน μ=1n∑1nxi.

มันเป็นความจริงหรือเปล่า MAD≤SD สำหรับทุกคน {xi}1n?

มันผิดสำหรับ n=2, เพราะ x+y≥x2+y2สำหรับทุกคน x,y≥0.

มันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่า:

MAD≤nn−1×SD

คำตอบ:


11

ไม่โดยทั่วไปสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง

วิธีง่ายๆในการดูนี้คือการจำลอง ฉันมักจะแฮ็กวงวนอนันต์ซึ่งจะหยุดถ้ามันพบตัวอย่างที่ตรงกันข้าม ถ้ามันใช้เวลานานฉันก็เริ่มคิดว่าการอ้างสิทธิ์อาจเป็นจริงหรือไม่ ในกรณีปัจจุบันรหัส R ของฉันมีลักษณะดังนี้:

while ( TRUE ) {
    xx <- runif(3)
    mad <- sum(abs(xx-mean(xx)))/(length(xx)-1)
    sd <- sqrt(sum((xx-mean(xx))^2)/(length(xx)-1))
    if ( mad > sd ) break
}
xx

มันให้ตัวอย่างตัวอย่างนี้:

[1] 0.7852480 0.0760231 0.8295893

3
นั่นเป็นวิธีที่ชาญฉลาดในการใช้การจำลอง! บันทึกฉันจากการตอบที่ไม่ถูกต้องว่าผลลัพธ์จะคงอยู่เสมอเนื่องจากความไม่เท่าเทียมของ Jensen ... ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่สามารถใช้ได้เมื่อคุณหารด้วยn−1 แทน n
— CloseToC

อย่างไรก็ตามฉันคิดว่าบางทีคำตอบที่เปรียบเทียบ sn ค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยด้วย nฉันคิดว่าส่วนจะเป็นประโยชน์เพราะจะให้บริบทกับตัวอย่าง
— Glen_b -Reinstate Monica

2

นี่คือวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่มากขึ้น ประการแรกอาจเป็นความจริงที่ว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงตัวแปรเราสามารถสันนิษฐานได้ว่าค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์ แน่นอนว่าจากมุมมองของการค้นหาตัวอย่างเคาน์เตอร์นี่เป็นสิ่งที่ยอมรับได้ ดังนั้นการตั้งค่าμ=0การยกกำลังสองทั้งสองของความไม่เท่าเทียมกันที่เสนอและการคูณผ่าน (n-1) ด้านซ้ายจะถูกนำเสนอด้วยความไม่เท่าเทียมที่เสนอ -

(∑i=1i=n|xi|)2≤(n−1)(∑i=1i=n|xi|2))

มันดูคาว (n-1) ไม่เพียงพอที่จะชดเชยสำหรับทุกสิ่ง|xi||xj|ข้อกำหนด โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าทั้งหมดxiเหมือนกันในค่าสัมบูรณ์ การเดาครั้งแรกของฉันคือ n = 4 และx1=x2=1,x3=x4=−1. นี่นำไปสู่43≤43. ฉันคิดว่าสิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับผู้ที่สนใจในความไม่เท่าเทียมกัน


สำหรับทุกคนแม้กระทั่ง n คุณสามารถใช้สิ่งก่อสร้างของคุณ (ทุก ๆ xi=±1) และ
MAD=nn−1>nn−1=SD
ดังนั้นจึงไม่สามารถเป็นจริงได้ MAD≤SD เพื่อทุกสิ่ง xi.
— Sextus Empiricus

สำหรับทุกคี่ n คุณสามารถใช้สิ่งก่อสร้างของฉัน (x0=−2, x1=x2=1 แล้วทุก ๆ xi=±1กับการสลับบวกลบ) แล้วคุณมี
MAD=n+1n−1>n+3n−1=SD
เมื่อความไม่เท่าเทียมสามารถทำให้ชัดเจนได้โดยการคูณด้วย n−1 และการยกกำลังสองอย่างที่มันจะกลายเป็น
n2+2n+1=(n+1)2(n+3)(n−1)=n2+2n−3
— Sextus Empiricus

แต่มันไม่เป็นความจริงเลย MAD>SD เป็นไปได้ทั้งหมด xi. เงื่อนไข|xi||xj| (มี n2 ของพวกเขา) สามารถชดเชยได้โดย (n−1) เมื่อจำนวนที่เพียงพอของ xiมีขนาดเล็ก
— Sextus Empiricus

@Martijn All I was saying was that doing a little algebra pointed the way to finding counter-examples. I by no means think, and I don't think I even gave the impression I thought, that the inequality was always false or true.
— meh

ความคิดเห็น "(n-1) ไม่เพียงพอที่จะชดเชยสำหรับ ... " ฟังดูยากสำหรับฉัน ในบางกรณีอาจเพียงพอ
— Sextus Empiricus
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.