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為什麽變異數要定義成平方?這麽定義有什麽利弊?如果把變異數定義成 |X-E(X)|,這又有什麽利弊?

2021-02-11知識

假設 \varphi: \mathbb{R} \to \mathbb{R} 是一個 連續函式 ,假設一個 有界 隨機變量 X 關於一個常數 a 的某種「波動」或者「離散程度」被定義為 \mathbb{E} \varphi(X - a) 。註意,對任意的 \varphi(\cdot) 和X , \min \limits_{a} \mathbb{E} \varphi(X - a) 可能無法取到,並且如果能取到, \arg \min \limits_{a} \mathbb{E} \varphi(X - a) 也可能並非唯一。

但是!如果均值 \mathbb{E}(X) 是 \arg \min \limits_{a} \mathbb{E} \varphi(X - a) 其中的一個值時,那麽必有

\varphi(x) = A x^ 2 + B ,其中 A \geq 0, B 是常數。

機率上講,二階矩某種程度上是唯一的特性函式,which 有界隨機變量在均值處取到最小。

統計上講,如果任意有界隨機變量關於一個 連續 損失函式 \varphi(\cdot) 是其均值的Lehmann無偏統計量,那麽 \varphi(\cdot) 一定是形如 \varphi(x) = A x^ 2 + B 的。

是不是賊有意思?

Kagan, Abram, and Lawrence A. Shepp. "Why the variance?." Statistics & probability letters 38.4 (1998): 329-333.