题目
3. 标准分数具有平均数为 输入答案 ,标准差为
3. 标准分数具有平均数为 输入答案 ,标准差为
题目解答
答案
标准分数具有平均数为0、标准差为1的特性。
解析
标准分数(Z分数)是统计学中常用的一种标准化方法,其核心目的是消除原始数据的量纲和分布差异,便于比较。本题考查标准分数的两个基本特性:平均数和标准差。
- 关键思路:标准分数通过“原始分数减去平均数,再除以标准差”的过程,使得转换后的数据集平均数为0,标准差为1。
- 破题关键:理解标准化操作如何改变数据的集中趋势(均值)和离散程度(标准差)。
标准分数的计算公式为:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$
其中,$X$ 是原始分数,$\mu$ 是原始数据的平均数,$\sigma$ 是原始数据的标准差。
平均数的推导
- 定义均值:标准分数的均值为
$E(Z) = E\left(\frac{X - \mu}{\sigma}\right)$ - 线性性质:均值运算中,常数项被减去后为0,即
$E(Z) = \frac{E(X) - \mu}{\sigma} = \frac{\mu - \mu}{\sigma} = 0$
标准差的推导
- 方差公式:标准分数的方差为
$\text{Var}(Z) = \text{Var}\left(\frac{X - \mu}{\sigma}\right)$ - 方差性质:常数倍的方差等于原方差乘以常数平方,即
$\text{Var}(Z) = \frac{\text{Var}(X)}{\sigma^2} = \frac{\sigma^2}{\sigma^2} = 1$ - 标准差:方差的平方根为
$\sqrt{\text{Var}(Z)} = \sqrt{1} = 1$