不偏分散でもって母分散を推定する理由
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2020.10.21____

  0 〜 1 の実数を無作為に抽出するとき、 確率変数 x についての確率密度関数 f(x) は f(x) = 1 の連続一様分布をとります。
  無数に抽出したとき、
    母平均 : 0.5000
    母分散 : 1 / 12 =→ 0.083333・・・
      ( 参 考 )
         
                 

抽出する標本数により、 標本平均 や 標本分散 は 母平均 や 母分散 との差が異なります。
1万回シミュレーションしてみます。

標本数? ( 10 〜 100 )     

標本平均の平均値 : 
標本分散の平均値 : 
標本不偏分散の平均値 : 
修正標本分散( 標本平均の代わりに母平均を用いて計算 )の平均値 : 

母分散に近いのは、 標本分散ではなくて、 標本不偏分散です。
その理由は、 標本分散を求めるのに、 母平均でなく、 標本平均を用いているからです。
標本平均を用いると、 どうしても標本分散は母分散よりも小さくなります。
標本数を N とすると、 標本分散 は 標本不偏分散 の N−1 / N 倍の大きさになります。
標本数が多くなれば、 標本分散 は 標本不偏分散 に近づきます。