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高中数学 快速推导分层抽样的方差公式

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本文旨在以直观方式推导分层抽样方差公式,虽稍超纲,实为辅助记忆之用。

首先,理解方差公式结构,特别关注某项系数。思考为何特定系数出现,而非其他值。由此,引入类方差概念,通过任意数值检验。

计算后发现特定系数为最小化类方差之值。进而,将其视为使该组数据方差最小化之数。此结论基于二次函数知识,易于证明。

通过变换角度观察方差,可将方差视为组数据最小化方差之数。方程解即为最小化方差值。

对于二元分层抽样,已知各组数据平均数,推导过程聚焦于求解使类方差最小化之方程。整理后,方程简化至特定形式。

利用积分(求导逆运算)处理方程,得到关键结果。以四组数据为例,假设数据均匀分布,验证公式正确性。

考虑对称性,简化计算过程。最终,得到分层抽样方差公式。此公式适用于多元分层抽样,通过调整第一步中公式表达即可。

总结,通过直观推导,明确方差公式背后的逻辑,为分层抽样提供理论依据。如有疑问或发现错误,欢迎指正。