「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

离散偏差

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

离散偏差反应了一组给定数据样本的分散程度。在金融学领域中极为重要。举例来说,如果你要评估一个投资组合的收益风险,比较好的办法是:观察这个投资组合的历史收益率。

如果收益率始终围绕在一个恒定值,假设7%,那么我们会对未来的期望收益率抱有足够的信心,认为该投资组合存在很小的收益风险。而如果收益率没有规律,正负之间变化无常,并且极为分散,那么它的收益风险会使评估者担忧不已。

为了后续演示方便,我们先来用Python生成一组随机样本:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

样本集

极差与平均绝对偏差

全距(Range),又称极差,定义为数据样本中最大值与最小值的差值,它对数据样本中的异常值是非常敏感的,我们用上面生成的样本集X为例,使用Python包Numpy中的peak to peak方法(ptp)实现如下:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

平均绝对偏差(MAD),是“观测值”离“平均值”的平均距离。公式为:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

平均绝对偏差公式

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

方差和标准差

方差的定义是:离均差平方和的平均水平,即每一个样本点离开样本均值距离平方。用公式表现为:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

方差公式

标准差则是方差的平方根。我们同样用Numpy的方差(var)和标准差功能(std)进行计算:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

可能有同学看到这里会有疑问:方差和标准差都是衡量样本集的离散程度,那么他们又有什么区别呢?其实区别主要有两点:

第一点是量纲问题,方差由于是平方计算,得出的结果量纲与数据集并不一致。举例来说:你可以说这组同学身高数据标准差的偏差值是10cm,而用方差描述就是偏差值为100c㎡。因此方差容易造成理解上的困难,而标准差不会;第二点是方差的可微分性,方差由于是基于平方的运算,数学上具备可微分性,在一些特定的优化算法上,用方差比标准差或平均绝对偏差更为合适。

可以通过切比雪夫不等式进一步了解标准差。它讲了这么一个事情:任意一个数据集中,位于其平均数m个标准差范围内的比例,总是至少为1-1/㎡(其中m为大于1的任意正数)。

举例来说,对于m=2,m=3和m=5依次有如下结果:所有数据中,至少有3/4的数据位于平均数2个标准差范围内;至少有8/9的数据位于平均数3个标准差范围内;至少有24/25的数据位于平均数5个标准差范围内。我们这里以 m = 1.25 来举例:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

切比雪夫不等式的边界似乎相当宽限,但它很有用,因为它适用于所有的数据集和分布。

半方差与半标准差

虽然方差和标准差告诉我们数据离“中心”的偏差程度,但它们并不能区分出上偏差还是下偏差。 而一些特殊情况下(如资产回报率),通常我们更关心下偏差。通过半方差和半标准差实现衡量低于均值的观测值的偏差程度。其中,半方差的公式为:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

半标准差同样是半方差的平分根。由于Python没有提供内建的函数,我们用自定义函数实现:

「量学堂-2」离散偏差的衡量:方差与标准差(方差标准差离散程度)

以上就是本期全部内容。本篇为“数据夕拾”量化学堂系列专讲,喜欢请关注吧~

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至89291810@qq.com举报,一经查实,本站将立刻删除。
(0)
上一篇 2024年4月25日 上午8:44
下一篇 2024年4月25日 上午8:50

相关推荐

  • 4岁孩子换幼儿园不上学

    4岁是孩子人生中非常重要的一个阶段,他们开始逐渐认知世界,并逐渐发展出自己的个性。然而,对一些孩子来说,换幼儿园可能会对他们的学习造成负面影响。最近,我听说有一位4岁的孩子因为换了…

    教育百科 2025年11月13日
  • 办休学好办

    办休学好办,是指人们在需要休学时需要办理的一系列手续和流程。休学是一种重要的生活经历,可以帮助人们缓解学业压力,调整身心状态,更好地迎接新的挑战。然而,在办理休学手续时,可能会遇到…

    教育百科 2025年7月17日
  • 2025年四川高考录取时间

    2025年四川高考录取时间已公布,预计时间为7月1日至8月15日。作为2025年四川高考考生,你知道如何应对高考录取过程吗? 首先,高考录取过程通常分为四个阶段:高考考试、高考分数…

    教育百科 2024年10月22日
  • 大学因病休学恢复后能提前返校吗

    大学因病休学恢复后能提前返校吗? 近年来,随着健康意识的提高,越来越多的人开始关注自己的身体健康。特别是在大学阶段,学生们需要投入大量的时间和精力来学习和科研,因此,身体健康对他们…

    教育百科 2024年7月28日
  • 浙江女孩子厌学行为

    浙江女孩子厌学行为 最近,有很多媒体报道了浙江女孩子厌学行为的问题。这些女孩通常是年龄较小的,她们可能正在经历青春期的变化,或者可能面临着家庭、学校或其他因素的影响。 对于这些问题…

    教育百科 2026年4月16日
  • 精确到十分位是保留几位小数

    精确到十分位是保留几位小数 在我们的日常生活中,我们需要精确地计算许多数字,例如金额、分数、百分数等等。对于这些数字,我们通常需要将它们转换为小数形式,以便进行精确的计算。但是,在…

    教育百科 2025年1月30日
  • 请假多长时间可办休学

    请假多长时间可办休学 随着学生数量的增加和学业压力的增大,请假已经成为学生们必须面对的现实。而休学则是请假的一种常见方式,可以帮助学生们缓解压力,调整状态,更好地面对学习。那么,请…

    教育百科 2025年10月12日
  • 防锈

    防锈是现代社会越来越重要的一个问题,尤其是在人口密集的城市和乡村地区。防锈不仅关系到消费者的健康,也关系到企业的利益和整个社会的稳定。本文将从防锈的原理、方法、注意事项以及措施等方…

    教育百科 2024年12月29日
  • 影视剧中为什么有网瘾

    影视剧中的网瘾 随着电视剧、电影和综艺节目的普及,越来越多的人开始关注和讨论影视剧中的网瘾问题。在这些作品中,主人公常常陷入网络世界中,长时间使用电脑和手机,甚至出现了成瘾的情况。…

    教育百科 2025年9月29日
  • 小学生办休学手续需要什么材料证明(孩子小学办休学手续)

    孩子小学办休学手续 最近,我听说我们公司的孩子正在办理休学手续。这是一件令人深思的事情,因为我们公司的孩子正在经历一些特殊的困难。 我们公司的孩子叫做小明,他今年6岁了。小明是一个…

    教育百科 2024年4月14日

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注