矩 (數學)

-{zh-cn:矩; zh-tw:動差}-()又稱-{zh-cn:动差; zh-tw:矩}-,在數學中,矩的概念是用來度量一組具有一定形態特點的點陣。舉個常用的例子,一個“二階矩”,我們在一維上可以測量它的“寬度”;而在更高階的維度上,由於其適用於橢球的空間分佈,我們還可以對點的云結構進行測量和描述。其他的矩用來描述諸如與均值的歪斜分佈情況(偏態),或峰值的分佈情況(峰態)等其他方面的分佈特點。

定义
设隨機變數(或統計量,下同)X的概率密度函数为f(x)。

对于离散型随机变量,在存在的前提下,其相对于值c的n阶矩为:

:\mu_n=\sum\limits_{i=1}^{\infty}(x_i-c)^n P(x_i)

对于连续型随机变量,在存在的前提下,其相对于值c的n阶矩为:

:\mu_n=\int_{-\infty}^\infty (x - c)^n\,f(x)\,dx

特别地,当c=0时称之为原点矩,当c=E(X)时称之为中心矩

期望(Expectation)
隨機變數的期望値定義為其1階原動差:
:E(x) = \int_{-\infty}^\infty x\,f(x)\,dx
在變異數等定義中,期望值也稱為隨機變量的“中心”。顯然,任何隨機變量的1階主動差為0。

方差(Variance)
隨機變量的方差定義為其2階主動差:
:\operatorname{Var}(x) = \int_{-\infty}^\infty \left[x - E(x)\right]^2 \,f(x)\,dx

偏態(Skewness)
隨機變量的偏態定義為其3階主動差:
:S (x) = \int_{-\infty}^\infty [x - E(x)]^3 \,f(x)\,dx

峰態(Kurtosis)
隨機變量的峰態定義為其4階主動差:
:K (x) = \int_{-\infty}^\infty [x - E(x)]^4 \,f(x)\,dx

样本矩
矩常常通过样本矩

:\mu'_n \approx \frac{1}{N}\sum_{i = 1}^{N} X^n_i

来估计。此方法不需要先估计其概率分布。

參見
*主動差
*矩生成函數
*-{力矩}-

参考资料
外部連結
*[http://mathworld.wolfram.com/topics/Moments.html Mathworld Website]

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