
几何平均数(Geometric Mean)是统计学中用于衡量一组数值平均水平的指标,特别适用于处理比率或指数增长型数据。其定义为:n个正数连乘积的n次方根。若数据集为 ( x_1, x_2, ldots, x_n ),几何平均数 ( G ) 的数学表达式为: $$ G = sqrt[n]{x_1 times x_2 times cdots times xn} $$ 或等价于: $$ G = left( prod{i=1}^{n} x_i right)^{frac{1}{n}} $$
中文术语:几何平均数
英文术语:Geometric Mean
命名源于古希腊几何学中的比例关系(如面积与边长的比例),中文译名“几何”直接关联其数学渊源。
适用场景:
与算术平均数的区别:
几何平均数对极端值(极大或极小)不敏感,更侧重数据的乘积关系。例如,数据集 ( {1, 10, 100} ) 的几何平均数为 ( sqrt{1 times 10 times 100} approx 10 ),而算术平均数为 ( 37 ),凸显几何均值更适应比率尺度。
( ln G = frac{1}{n} sum_{i=1}^{n} ln x_i )
此性质简化计算并强化统计推断的理论基础。
( Gw = left( prod{i=1}^{n} x_i^{w_i} right)^{frac{1}{sum w_i}} )
其中 ( w_i ) 为各数据权重(如经济指标中的行业权重)。
几何平均数是用于衡量一组数值平均水平的统计指标,尤其适用于处理乘积关系或比率数据。以下是详细解释:
几何平均数定义为:n个正数乘积的n次方根。其公式为: $$ G = sqrt[n]{x_1 times x_2 times cdots times x_n} $$ 例如,3个数2、4、8的几何平均数为: $$ sqrt{2 times 4 times 8} = sqrt{64} = 4 $$
增长率与比率
适用于计算复利增长率、平均增长率等需要连乘关系的场景。例如:
比例数据
如计算不同规格纸张的长宽比平均值(A4、A3等标准纸张设计即基于几何平均)。
数据集跨度大
对极端值敏感度低于算术平均数,能减少极大/极小值对结果的影响。
类型 | 适用数据特性 | 极端值敏感性 | 计算结果倾向性 |
---|---|---|---|
几何平均数 | 乘积关系、比率、对数分布 | 较低 | 偏向较小值 |
算术平均数 | 线性关系、独立数据 | 较高 | 偏向较大值 |
假设某产品连续3年的价格涨幅为50%、-30%、20%,其几何平均增长率为: $$ G = sqrt{1.5 times 0.7 times 1.2} - 1 approx 0.087text{(即8.7%)} $$ 而算术平均数为13.3%,明显高估实际增长。
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