1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التفاضل و التكامل :

Arithmetic Mean

المؤلف:  Abramowitz, M. and Stegun, I. A.

المصدر:  Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

26-6-2019

1896

Arithmetic Mean

 

The arithmetic mean of a set of values is the quantity commonly called "the" mean or the average. Given a set of samples <span style={x_i}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ArithmeticMean/Inline1.gif" style="height:15px; width:21px" />, the arithmetic mean is

 x^_=1/Nsum_(i=1)^Nx_i.

(1)

It can be computed in the Wolfram Language using Mean[list].

The arithmetic mean is the special case M_1 of the power mean and is one of the Pythagorean means.

When viewed as an estimator for the mean of the underlying distribution (known as the population mean), the arithmetic mean of a sample is called the sample mean.

For a continuous distribution function, the arithmetic mean of the population, denoted mux^_<x>, or A(x) and called the population mean of the distribution, is given by

 mu=int_(-infty)^inftyP(x)f(x)dx,

(2)

where <x> is the expectation value. Similarly, for a discrete distribution,

 mu=sum_(n=1)^NP(x_n)f(x_n).

(3)

The arithmetic mean satisfies

 <f(x)+g(x)>=<f(x)>+<g(x)>

(4)

 <cf(x)>=c<f(x)>,

(5)

and

 <f(x)g(y)>=<f(x)><g(y)>

(6)

if x and y are independent statistics. The "sample mean," which is the mean estimated from a statistical sample, is an unbiased estimator for the population mean.

Hoehn and Niven (1985) show that

 A(a_1+c,a_2+c,...,a_n+c)=c+A(a_1,a_2,...,a_n)

(7)

for any constant c. For positive arguments, the arithmetic mean satisfies

 A>=G>=H,

(8)

where G is the geometric mean and H is the harmonic mean (Hardy et al. 1952, Mitrinović 1970, Beckenbach and Bellman 1983, Bullen et al. 1988, Mitrinović et al. 1993, Alzer 1996). This can be shown as follows. For a,b>0,

 (1/(sqrt(a))-1/(sqrt(b)))^2>=0

(9)

 1/a-2/(sqrt(ab))+1/b>=0

(10)

 1/a+1/b>=2/(sqrt(ab))

(11)

 sqrt(ab)>=2/(1/a+1/b)

(12)

 G>=H,

(13)

with equality iff b=a. To show the second part of the inequality,

 (sqrt(a)-sqrt(b))^2=a-2sqrt(ab)+b>=0

(14)

 (a+b)/2>=sqrt(ab)

(15)

 A>=G,

(16)

with equality iff a=b. Combining (◇) and (◇) then gives (◇).

Given n independent random normally distributed variates X_i, each with population mean mu_i=mu and variance sigma_i^2=sigma^2,

 x^_=1/Nsum_(i=1)^Nx_i

(17)

<x^_> = 1/N<sum_(i=1)^(N)x_i>

(18)

= 1/Nsum_(i=1)^(N)<x_i>

(19)

= 1/Nsum_(i=1)^(N)mu

(20)

= 1/N(Nmu)

(21)

= mu,

(22)

so the sample mean is an unbiased estimator of the population mean. However, the distribution of x^_ depends on the sample size. For large samples, x^_ is approximately normal. For small samples, Student's t-distribution should be used.

The variance of the sample mean is independent of the distribution, and is given by

var(x^_) = var(1/nsum_(i=1)^(N)x_i)

(23)

= 1/(N^2)var(sum_(i=1)^(N)x_i)

(24)

= 1/(N^2)sum_(i=1)^(n)var(x_i)

(25)

= (1/(N^2))sum_(i=1)^(N)sigma^2

(26)

= (sigma^2)/N.

(27)

For small samples, the sample mean is a more efficient estimator of the population mean than the statistical median, and approximately pi/2 less (Kenney and Keeping 1962, p. 211). Here, an estimator of a parameter of a probability distribution is said to be more efficient than another one if it has a smaller variance. In this case, the variance of the sample mean is generally less than the variance of the sample median. The relative efficiency of two estimators is the ratio of this variance.

A general expression that often holds approximately is

 mean-mode approx 3(mean-median)

(28)

(Kenney and Keeping 1962).


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 10, 1972.

Alzer, H. "A Proof of the Arithmetic Mean-Geometric Mean Inequality." Amer. Math. Monthly 103, 585, 1996.

Beckenbach, E. F. and Bellman, R. Inequalities. New York: Springer-Verlag, 1983.

Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 471, 1987.

Bullen, P. S.; Mitrinović, D. S.; and Vasić, P. M. Means and Their Inequalities. Dordrecht, Netherlands: Reidel, 1988.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 119-121, 2003.

Hardy, G. H.; Littlewood, J. E.; and Pólya, G. Inequalities. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1952.

Hoehn, L. and Niven, I. "Averages on the Move." Math. Mag. 58, 151-156, 1985.

Kenney, J. F. and Keeping, E. S. Mathematics of Statistics, Pt. 1, 3rd ed. Princeton, NJ: Van Nostrand, 1962.

Mitrinović, D. S. Analytic Inequalities. New York: Springer-Verlag, 1970.

Mitrinović, D. S.; Pečarić, J. E.; and Fink, A. M. Classical and New Inequalities in Analysis. Dordrecht, Netherlands: Kluwer, 1993.

Zwillinger, D. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables and Formulae. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 601, 1995.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي