誤差線該用標(biāo)準(zhǔn)差還是標(biāo)準(zhǔn)誤?

誤差線對(duì)應(yīng)的表示的到底是標(biāo)準(zhǔn)差還是標(biāo)準(zhǔn)誤?其實(shí)……都可以,此外還可以用特定的置信區(qū)間(譬如,95%的區(qū)間)

誤差線 主要指示數(shù)據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差(或不確定性)范圍,顯示潛在的誤差或相對(duì)于系列中每一數(shù)據(jù)標(biāo)志的不確定程度,以更準(zhǔn)確的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)【參考1】

Wikipedia也對(duì)誤差線(error bar,也稱誤差條、誤差棒) 進(jìn)行了說明,可以用標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation SD)、標(biāo)準(zhǔn)誤(或稱標(biāo)準(zhǔn)誤差,standard error,SE)以及置信區(qū)間表示。所以在論文中明確寫明你用的是哪一種即可。

標(biāo)準(zhǔn)差

標(biāo)準(zhǔn)差,是離均差平方的算術(shù)平均數(shù)的平方根,用σ表示,(總體)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算公式:

公式中數(shù)值X1,X2,X3,......XN(皆為實(shí)數(shù)),其平均值(算術(shù)平均值)為μ,標(biāo)準(zhǔn)差為σ。

注意:在部分公式中,根號(hào)內(nèi)常除以自由度(N-1)而非N,主要是因?yàn)椋?/p>

如是總體(即總體標(biāo)準(zhǔn)差),根號(hào)內(nèi)除以N(對(duì)應(yīng)excel函數(shù):STDEVP),多用σ表示;

如是抽樣(即樣本標(biāo)準(zhǔn)差),根號(hào)內(nèi)除以(N-1)(對(duì)應(yīng)excel函數(shù):STDEV),多用s表示;

因?yàn)槲覀兇罅拷佑|的是樣本,所以普遍使用根號(hào)內(nèi)除以(N-1),故,在抽樣統(tǒng)計(jì)樣本標(biāo)準(zhǔn)差,計(jì)算公式是:

實(shí)際情況下,往往因總體標(biāo)準(zhǔn)差未知,常用樣本標(biāo)準(zhǔn)差來估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差。由此,誤差線的范圍可以表示為一下兩種:

標(biāo)準(zhǔn)誤

標(biāo)準(zhǔn)誤計(jì)算公式

σ表示總體標(biāo)準(zhǔn)差,n為樣本數(shù)。當(dāng)總體標(biāo)準(zhǔn)差未知是,利用樣本標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行估計(jì):

(具體可參考?標(biāo)準(zhǔn)誤?維基百科解釋)

而誤差線的范圍也就可以表示為:

置信區(qū)間

它指樣本統(tǒng)計(jì)量所構(gòu)造的總體參數(shù)的估計(jì)區(qū)間,涉及了區(qū)間估計(jì)(點(diǎn)估計(jì))。而置信區(qū)間?的計(jì)算需要根據(jù)σ是否已知以及樣本量的不同分別進(jìn)行估計(jì)。

1、

σ(總體標(biāo)準(zhǔn)差)已知或未知但為大樣本(一般樣本量大于等于30),認(rèn)為樣本平均數(shù)近似服從正態(tài)分布:

從而進(jìn)行區(qū)間估計(jì)獲得:

σ(總體標(biāo)準(zhǔn)差)已知可以直接計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤,未知?jiǎng)t先由樣本標(biāo)準(zhǔn)差s估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差再進(jìn)行計(jì)算:

z*可以通過正態(tài)分布檢驗(yàn)查表獲得,不同的置信度數(shù)值不同,常見置信度(C)數(shù)據(jù)如下(雙側(cè)):

Cz*

99%2.576

98%2.326

95%1.96

90%1.645

譬如常見的0.95置信區(qū)間 是1.96倍的標(biāo)準(zhǔn)誤(誤差線的范圍也就如下):

2、

σ(總體標(biāo)準(zhǔn)差)未知,且為小樣本(一般樣本量小于30,很多生物研究類實(shí)驗(yàn)樣本量往往少于30且σ未知),則選擇t-分布:

t*也是通過t-檢驗(yàn)查表獲得,其數(shù)值與置信度以及自由度(n-1)有關(guān)(此處適用于雙側(cè)):

舉個(gè)栗子來說,一般設(shè)置三個(gè)生物學(xué)重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)n=3(自由度為2),0.95置信區(qū)間對(duì)應(yīng) t*是4.303,也就是4.303倍的標(biāo)準(zhǔn)誤(誤差線范圍):

參考:

1 王???科技論文中平均差、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤和誤差線的正確使用

2?李春喜、邵云、姜麗娜?生物統(tǒng)計(jì)學(xué)(第四版)科學(xué)出版社出版

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