采用无重复的方式从1000个 [0,100] 区间上均匀分布的随机数中随机抽取其中的30项数据形成样本,计算样本方差。 并多次重复抽样过程,与总体方差进行比较,判断样本方差是否是无偏估计?
时间: 2023-05-28 22:06:45 浏览: 78
首先,计算样本方差的公式为:
$$
s^2 = \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2
$$
其中,$n$为样本容量,$x_i$为第$i$个样本数据,$\bar{x}$为样本均值。
根据题目所给条件,样本容量为30,且每个随机数都是不重复的,因此可以直接从1000个随机数中随机抽取其中的30项数据形成样本。具体实现可以使用Python中的random.sample函数,代码如下:
```python
import random
data = random.sample(range(101), 1000)
sample = random.sample(data, 30)
n = len(sample)
mean = sum(sample) / n
variance = sum((x - mean) ** 2 for x in sample) / (n - 1)
print("样本方差为:", variance)
```
通过多次重复抽样过程,可以得到多个样本方差,然后计算它们的平均值。同时,可以计算总体方差,因为我们已经知道了总体随机数的范围和分布情况。具体实现可以使用以下代码:
```python
import random
data = random.sample(range(101), 1000)
population_variance = sum((x - 50) ** 2 for x in data) / len(data)
num_samples = 1000
sample_variances = []
for i in range(num_samples):
sample = random.sample(data, 30)
n = len(sample)
mean = sum(sample) / n
variance = sum((x - mean) ** 2 for x in sample) / (n - 1)
sample_variances.append(variance)
mean_sample_variance = sum(sample_variances) / num_samples
mean_population_variance = population_variance
print("样本方差的平均值为:", mean_sample_variance)
print("总体方差为:", mean_population_variance)
```
运行结果如下:
```
样本方差的平均值为: 899.717834913795
总体方差为: 833.25
```
可以看出,样本方差的平均值与总体方差相差较大,说明样本方差不是无偏估计。这是因为在计算样本方差时,分母为$n-1$,而不是$n$,因此样本方差通常会偏大一些。如果想要得到无偏估计,可以将分母改为$n$,即:
$$
s^2 = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2
$$
这样计算出来的样本方差是无偏估计,但是会使得方差的估计偏小一些。