For a single variate  having a distribution  with known population mean , the population variance , commonly also written , is defined as

(1)

where  is the population mean and  denotes the expectation value of . For a discrete distribution with  possible values of , the population variance is therefore

(2)

whereas for a continuous distribution, it is given by

(3)

The variance is therefore equal to the second central moment .

Note that some care is needed in interpreting  as a variance, since the symbol  is also commonly used as a parameter related to but not equivalent to the square root of the variance, for example in the log normal distribution, Maxwell distribution, and Rayleigh distribution.

If the underlying distribution is not known, then the sample variance may be computed as

(4)

where  is the sample mean.

Note that the sample variance  defined above is not an unbiased estimator for the population variance . In order to obtain an unbiased estimator for , it is necessary to instead define a "bias-corrected sample variance"

(5)

The distinction between  and  is a common source of confusion, and extreme care should be exercised when consulting the literature to determine which convention is in use, especially since the uninformative notation  is commonly used for both. The bias-corrected sample variance  for a list of data is implemented as Variance[list].

The square root of the variance is known as the standard deviation.

The reason that  gives a biased estimator of the population variance is that two free parameters  and  are actually being estimated from the data itself. In such cases, it is appropriate to use a Student's t-distribution instead of a normal distribution as a model since, very loosely speaking, Student's t-distribution is the "best" that can be done without knowing .

Formally, in order to estimate the population variance  from a sample of  elements with a priori unknown mean (i.e., the mean is estimated from the sample itself), we need an unbiased estimator for . This is given by the k-statistic , where

(6)

and  is the sample variance uncorrected for bias.

It turns out that the quantity  has a chi-squared distribution.

For set of data , the variance of the data obtained by a linear transformation is given by

			(7)
			(8)
			(9)
			(10)
			(11)
			(12)

For multiple variables, the variance is given using the definition of covariance,

			(13)
			(14)
			(15)
			(16)
			(17)

A linear sum has a similar form:

			(18)
			(19)
			(20)

These equations can be expressed using the covariance matrix.

REFERENCES:

Kenney, J. F. and Keeping, E. S. Mathematics of Statistics, Pt. 2, 2nd ed. Princeton, NJ: Van Nostrand, 1951.

Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 144-145, 1984.

Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Moments of a Distribution: Mean, Variance, Skewness, and So Forth." §14.1 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 604-609, 1992.

Roberts, M. J. and Riccardo, R. A Student's Guide to Analysis of Variance. London: Routledge, 1999.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم صناعة الشبابيك يشرع بإدامة شباكين قديمين لمرقد الإمامين العسكريين (عليهما السلام)

فرقة العباس (عليه السلام) تختتم خدماتها المقدمة للزائرين في سامراء

موكب العتبتين المقدستين يحيي ذكرى استشهاد الإمام الهادي (عليه السلام) في سامراء

العتبة العسكرية المقدسة تكرّم وفد العتبة العباسية المقدسة لمشاركته في تقديم الخدمات للزائرين

المزيد

الآخبار الصحية

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

ما لا يتوقعه أحد.. "سر غذائي" في الجبن الدسم

لتحسين الهضم والنوم.. هذا أفضل وقت لتناول العشاء

10 طرق بسيطة وغير مألوفة لحرق المزيد من السعرات يوميا

المزيد

الآخبار التكنلوجية

سابقة بعالم الطيران.. طائرة تقرر الهبوط بنفسها بعد ظرف طارئ

"الإنفلونزا الخارقة" تكتسح دول العالم.. وتثير قلقا كبيرا

مرحلة ما قبل الأعراض.. دواء جديد يستهدف "شرارة" الزهايمر

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

المزيد