
幾何平均數(Geometric Mean)是統計學中用于衡量一組數值平均水平的指标,特别適用于處理比率或指數增長型數據。其定義為:n個正數連乘積的n次方根。若數據集為 ( x_1, x_2, ldots, x_n ),幾何平均數 ( G ) 的數學表達式為: $$ G = sqrt[n]{x_1 times x_2 times cdots times xn} $$ 或等價于: $$ G = left( prod{i=1}^{n} x_i right)^{frac{1}{n}} $$
中文術語:幾何平均數
英文術語:Geometric Mean
命名源于古希臘幾何學中的比例關系(如面積與邊長的比例),中文譯名“幾何”直接關聯其數學淵源。
適用場景:
與算術平均數的區别:
幾何平均數對極端值(極大或極小)不敏感,更側重數據的乘積關系。例如,數據集 ( {1, 10, 100} ) 的幾何平均數為 ( sqrt{1 times 10 times 100} approx 10 ),而算術平均數為 ( 37 ),凸顯幾何均值更適應比率尺度。
( ln G = frac{1}{n} sum_{i=1}^{n} ln x_i )
此性質簡化計算并強化統計推斷的理論基礎。
( Gw = left( prod{i=1}^{n} x_i^{w_i} right)^{frac{1}{sum w_i}} )
其中 ( w_i ) 為各數據權重(如經濟指标中的行業權重)。
幾何平均數是用于衡量一組數值平均水平的統計指标,尤其適用于處理乘積關系或比率數據。以下是詳細解釋:
幾何平均數定義為:n個正數乘積的n次方根。其公式為: $$ G = sqrt[n]{x_1 times x_2 times cdots times x_n} $$ 例如,3個數2、4、8的幾何平均數為: $$ sqrt{2 times 4 times 8} = sqrt{64} = 4 $$
增長率與比率
適用于計算複利增長率、平均增長率等需要連乘關系的場景。例如:
比例數據
如計算不同規格紙張的長寬比平均值(A4、A3等标準紙張設計即基于幾何平均)。
數據集跨度大
對極端值敏感度低于算術平均數,能減少極大/極小值對結果的影響。
類型 | 適用數據特性 | 極端值敏感性 | 計算結果傾向性 |
---|---|---|---|
幾何平均數 | 乘積關系、比率、對數分布 | 較低 | 偏向較小值 |
算術平均數 | 線性關系、獨立數據 | 較高 | 偏向較大值 |
假設某産品連續3年的價格漲幅為50%、-30%、20%,其幾何平均增長率為: $$ G = sqrt{1.5 times 0.7 times 1.2} - 1 approx 0.087text{(即8.7%)} $$ 而算術平均數為13.3%,明顯高估實際增長。
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