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变异系数计算器

结果

42.76%

变异系数

标准差
2.1381
平均数
5.0000
个数
8

变异系数就是把标准差除以平均数,带单位的离散程度于是变成一个纯百分比:平均 62 公斤、标准差 8 公斤是 12.9%,平均 165 厘米、标准差 6 厘米是 3.6%,这两个数到这时才能比。它也叫相对标准差,缩写 RSD,是回答「这个测量的波动相对它自身的大小有多大」的标准做法。把数字粘进来,这一页会给出这个百分比,以及它由之算出的标准差与平均数。这个比值要说得通,平均数必须为正,所以跨过零点的数据——气温、盈亏——不在适用范围内。

公式

变异系数 =(s ÷ x̄)× 100%

s
这组数的标准差,带着原始单位。它和答案一起印出来,少了它这个百分比没法核对
x̄
同一组数的平均数。除以它正是这个指标的全部意思:同一个离散程度,放在大数量上是小波动,放在小数量上是大波动。它必须大于零
s ÷ x̄
比值本身,无量纲——单位在这里约掉了。这正是以公斤计的波动能与以毫米计的波动相比的原因
× 100
把比值写成百分比。教材里两种写法都有,0.4276 与 42.76%;这一页印的是百分比,下面的算例也一律用百分比,两处因此不可能对不上
n
这组数有几个,本页最多 200 个。标准差用的是 n − 1 还是 n,就是面板上那个样本与总体的选择,它会改变答案

只要两个离散程度要放在一起比,而两者的单位不同或者量级不同,就该用它——这几乎是常态:同一个化验项目各批次之间的波动、灌装机相对目标值的稳定性、一组测量里每单位收益对应的风险。它也是「这个波动大不大」这个问题的诚实答案,因为标准差本身无所谓大小,只有相对于它所属的那个平均数才有大小。反过来,平均数接近零或者为负的数据不要用:比值在零处没有定义,在负数上则毫无意义——同一个离散程度会报出一个负的百分比,而那个数读起来像「非常稳定」。「摄氏度下的气温」「盈亏」「相对某个基准的偏差」都因为这个理由被排除在外,不是因为算起来麻烦,而是因为算出来的是一个没有解释的数。还要注意这一页没有分档——为什么,见下面的说明。

算例

  1. 默认这组数,按样本口径

    1. 平均数:40 ÷ 8 = 5
    2. 样本标准差:2.1381
    3. 比值:2.1381 ÷ 5 = 0.427618…
    4. 写成百分比:42.76%

    最后一步要看仔细,因为这一页如果哪里会错,多半就错在这里:比值是 0.4276,而答案印的是 42.76%。忘了乘 100 的写法会印出 0.43%——一个看上去完全合理的变异系数,小、可信,却差了一百倍。旁边那两个固定值就是核对的办法:2.1381 除以 5 确实是 0.43 左右,所以是 43% 左右。

  2. 同一组数按总体口径

    1. 平均数:仍然是 5
    2. 总体标准差:2
    3. 比值:2 ÷ 5 = 0.4
    4. 写成百分比:40.00%

    同一组数得到 42.76% 与 40.00%,差别只在标准差用了哪个除数。除以平均数会把这点差别压小,却没有消掉,所以拿这一页的数与某个表格软件的结果对照时值得记住:两者略有出入时,第一个要查的就是样本还是总体,而面板上印出来的标准差会告诉你用的是哪一个。

  3. 完全没有波动

    1. 平均数:20 ÷ 2 = 10
    2. 标准差:0,两个数完全相同
    3. 比值:0 ÷ 10 = 0
    4. 写成百分比:0.00%

    变异系数为零是一个真实答案,不是失败:每个读数都一样,相对平均数而言就没有任何波动,这也是唯一一个「零」能提供信息的情形。它同时也说明了这一页的条件为什么是「平均数为正」而不是「标准差不等于零」——零离散除以一个正的平均数是完全有定义的 0%,而任何离散除以一个为零的平均数都没有定义。

局限

平均数必须为正,这条限制排除掉的数据比人们以为的多:摄氏或华氏气温、盈亏、以及任何以某个基准为零点表示的偏差读数都不满足条件,因为它们的平均数可以落在零上或者零以下。理由不是守卫写得严,而是比值本身——同一个离散程度除以一个负的平均数会得到负的答案,而那个数读起来像「非常稳定」,恰好说反。这一页另外故意没有分档。「10% 以下算波动小」这类说法流传很广,在这里一文不值:没有一条能追溯到出处,而且它们随领域变——分析化学把 5% 当作一条线,社会调查里 30% 也见怪不怪。印一条进页面,等于编一个界值再把它当成标准。第三点要提醒的是,变异系数是两个估计量之比,样本很小时它不稳定——分母上的平均数本身就有不确定性,这个百分比会把这个不确定性一并继承下来。最后,列表上限 200 个数,像 1,500 这样的写法会被拒收而不是替读者猜,改写 1500 或 1.5 都可以。

常见问题

变异系数怎么算?
标准差除以平均数,再乘 100%。以 2、4、4、4、5、5、7、9 为例:平均数是 5,样本标准差是 2.1381,所以比值是 0.4276,变异系数就是 42.76%。RSD 怎么算也是同一套步骤——它就是变异系数的另一个名字。面板把标准差与平均数一起印出来,不必重算一遍就能核对这个除法。
变异系数是什么意思?
它是标准差除以平均数,通常写成百分比:把离散程度表达成相对于它所属那个量的比例。平均 62 公斤时标准差 8 公斤是一回事,平均 800 公斤时标准差 8 公斤完全是另一回事;除一下之后两者都变成一个可以比较的数——12.9% 对 1%。因为单位在这个除法里约掉了,结果是无量纲的。
相对标准差与变异系数是一回事吗?
是。相对标准差、RSD、变异系数,是同一个量的三个名字。实验室习惯说 RSD 并写成百分数,统计教材习惯说变异系数,而且有时写成比值 0.4276 而不是 42.76%。后面这点差别只是一百倍与一个百分号,把两个来源的数字摆在一起比时,它是最常见的误解来源。这一页印的是百分数。
平均数为什么不能为零或者负数?
因为答案会没有定义或者误导。除以一个为零的平均数根本没有结果;而同一个离散程度除以一个负的平均数会得到负的百分比,那个数读起来像「非常稳定」,恰恰说反。这条限制排除了摄氏气温、盈亏、以及任何以基准为零点表示的偏差读数。这些数据仍然可以用标准差描述,只是不能用这个比值描述。
变异系数多大算大?
没有通用答案,这一页也故意不给分档。「10% 以下算波动小」这类经验说法流传很广,但追溯不到出处,而且随领域变——分析化学里一个经过验证的化验方法常把线划在 5%,而社会调查的研究者对 30% 也不以为意。正确的比法是拿同类测量互相比:这一批是不是比前几批波动更大,才是有答案的那个问题。
变异系数会是负数吗?
在这一页不会,而在别处看到负数就说明哪里出了错。标准差永远不是负的,所以比值的符号只可能来自平均数——而平均数为负正是这一页拒绝作答的情形。所以一个负的变异系数不是「非常稳定」,要么是小数点看错了一位,要么是拿了一个不该做分母的平均数。
可以填负数吗?
数字本身可以填,负数在这类计算里很常见。但要注意的是平均数为负时这一页会报失败,不会给出结果。所以「一组全是负数的数据」算不出变异系数:同一个离散程度除以一个负的平均数,得到的是一个读起来完全相反的读数。需要描述这类数据的波动时,用标准差。

参考资料

相关计算器