统计学上标准差与标准误的区别与联系是什么?


来一个萌版的解释ଲଇଉକ

共同点

标准差标准误都在衡量一群“小点点”的变异程度 / 离散程度。

不同点

  • 标准差(SD)的“小点点”是仅仅某一次抽样得到的一个「样本量为 N」的样本里的所有个体(单个分数
  • 标准误(SE)的“小点点”是很多次抽样得到的很多「样本量均为 N」的样本(样本的某种统计量,如平均值、回归系数等

一言以蔽之

(以平均值为例,这是最简单的理解)

  • 标准差 = 一次抽样中个体分数间的离散程度,反映了个体分数对样本均值的代表性,用于描述统计
  • 标准误 = 多次抽样中样本均值间的离散程度,反映了样本均值对总体均值的代表性,用于推论统计
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萌版结束,下面是太长不看的 Tips:

引入另一个概念可以极大促进对标准差和标准误的理解——bootstrap 重抽样。上面说的“多次抽样”及其抽样分布其实只是理论上的,利用公式计算标准误并不需要真正获得一个这样的分布。但利用重抽样技术可以真正获得一个抽样分布——当样本的正态分布假设不满足或者样本量太小,直接使用标准误公式来计算会存在较大的偏差和不稳定性,这时我们就会采用 bootstrap 重抽样法来模拟出一个真正意义上的抽样分布。具体来说,对于一个样本量为 N 的样本,重复进行多次(一般 1000~5000 次)有放回随机抽样,每次抽样时,样本量也均为 N,并且每次都计算出我们关注的统计量(如均值),从而可以真正获得一个关于这个统计量的抽样分布。

基于这个真实的分布,我们就能

  1. 通过其标准差(实际上是样本均值或回归系数等统计量的离散程度,而非个体分数的标准差)直接获得标准误。
  2. 通过其 2.5%和 97.5%的百分位数直接获得 95%置信区间。

这个过程不同于传统的公式计算法,因为 bootstrap 是使用样本统计量的标准差直接“拿到”了标准误、使用百分位数直接“拿到”了置信区间。当然,正因为 bootstrap 的模拟过程是随机化的,所以每一次运算都会得到有点差异的结果;而标准误计算公式只可能得到唯一的结果。

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