样本方差的性质

（1）如果$DX$存在，则$E{{S}^{2}}=DX,EM_{2}^{*}=\frac{n-1}{n}DX$;

（2）对任意实数$\mu $，有

                     $\sum\limits_{i=1}^{n}{({{X}_{i}}}-\overline{X}{{)}^{2}}\le \sum\limits_{i=1}^{n}{({{X}_{i}}}-\mu {{)}^{2}}$

证明 ：

（1）           $E{{S}^{2}}=E\frac{1}{n-1}({{\sum\limits_{i=1}^{n}{X_{i}^{2}-n\overline{X}}}^{2}})=\frac{1}{n-1}(\sum\limits_{i=1}^{n}{EX_{i}^{2}-nE{{\overline{X}}^{2}}^{{}})}$

                          $=\frac{n}{n-1}(E{{X}^{2}}-E{{\overline{X}}^{2}})=\frac{n}{n-1}(DX+{{(EX)}^{2}}-D\overline{X}-{{(E\overline{X})}^{2}})$

                          $=\frac{n}{n-1}(DX+{{(EX)}^{2}}-\frac{DX}{n}-{{(EX)}^{2}})=DX\]$

 

(2)            ${{\sum\limits_{i=1}^{n}{({{X}_{i}}-\overline{X})}}^{2}}={{\sum\limits_{i=1}^{n}{(({{X}_{i}}-\mu )+(\mu -\overline{X}))}}^{2}}$

                                      $=\sum\limits_{i=1}^{n}{{{({{X}_{i}}-\mu )}^{2}}}+n{{(\mu -\overline{X})}^{2}}+2(\mu -\overline{X})\sum\limits_{i=1}^{n}{({{X}_{i}}-\mu )}$

                                      $=\sum\limits_{i=1}^{n}{{{({{X}_{i}}-\mu )}^{2}}}+n{{(\mu -\overline{x})}^{2}}-2(\mu -\overline{X})(n\mu -\sum\limits_{i=1}^{n}{{{X}_{i}}})\]$

                                      $=\sum\limits_{i=1}^{n}{{{({{X}_{i}}-\mu )}^{2}}}-n{{(\mu -\overline{X})}^{2}}\le \sum\limits_{i=1}^{n}{{{({{X}_{i}}-\mu )}^{2}}}$