величина

стандартное отклонение

Мера величины разброса или дисперсии набора значений относительно его среднего.
10 статей · 4 формулы

Описание

Стандартное отклонение — это статистическая мера, которая количественно определяет величину разброса или дисперсии в наборе значений. Оно показывает, насколько числа разбросаны вокруг среднего (среднего арифметического). Малое стандартное отклонение означает, что значения тесно сгруппированы, а большое — указывает на широкий разброс. В физике оно используется для характеристики неопределённости измерений, разброса скоростей частиц в газе или шума в экспериментальных данных.

История

Концепция была введена Карлом Пирсоном в 1894 году, опираясь на более ранние работы Гаусса и других по нормальному распределению и методу наименьших квадратов.

Как это работает

Чтобы вычислить его, нужно взять квадратный корень из дисперсии, которая представляет собой среднее квадратов отклонений от среднего. Это даёт значение в тех же единицах, что и исходные данные, что делает его интуитивно понятным. В нормальном распределении около 68% значений лежат в пределах одного стандартного отклонения от среднего, 95% — в пределах двух, а 99,7% — в пределах трёх. Это правило широко используется в контроле качества и анализе погрешностей.

Где применяется

Стандартное отклонение используется в экспериментальной физике для указания неопределённостей измерений, в физике частиц — для выявления значимых отклонений от фонового шума, а в инженерии — для установления допусков.

Любопытный факт

Стандартное отклонение флуктуаций температуры реликтового излучения составляет около 18 микрокельвинов — крошечная величина, которая содержит в себе зародыши всей структуры Вселенной.

Граф понятий →

Формулы

$$\Delta\theta \geq \frac{1}{\sqrt{\mathcal{F}(\rho_\theta)}}$$
Ошибка оценивания ограничена обратным квадратным корнем из информации Фишера.
Что в формуле
\Delta\thetaпеременнаяСтандартное отклонение оценки параметра тета — стандартное отклонение
\mathcal{F}(\rho_\thпеременнаяКвантовая информация Фишера состояния ро_тета — quantum fisher information
$$\mathcal{L} = \prod_i \exp\left( -\frac{1}{2} \left[ \frac{f(x_i) - y_i}{\sigma_i} \right]^2 \right)$$
Вероятность наблюдаемых данных при заданной модели с гауссовыми ошибками.
Что в формуле
f(x_i)переменнаяпредсказание модели при входном значении x_i — значение функции
y_iпеременнаянаблюдаемая точка данных — data value
σ_iпеременнаястандартное отклонение ошибки измерения — стандартное отклонение
∏операторПроизведение по всем точкам данных i — оператор произведения
expоператорЭкспоненциальная функция — экспоненциальная функция
$$\log P(D|\theta) = -\frac{1}{2}\sum \left(\frac{(y_{\text{model}} - y_{\text{data}})^2}{\sigma^2} + \log(2\pi\sigma^2)\right)$$
Вероятность данных при заданных параметрах модели с гауссовыми ошибками.
Что в формуле
P(D|θ)переменнаявероятность данных при заданных параметрах — вероятность
y_modelпеременнаяпредсказание модели — value
y_dataпеременнаянаблюдаемая точка данных — value
σпеременнаястандартное отклонение гауссова шума — стандартное отклонение
logоператорнатуральный логарифм — логарифм
∑операторсумма по всем точкам данных — суммирование
$$c(v) = \sum_{\lambda} \frac{ (S_1(\lambda,v) - \bar{S}_1(v)) (S_2(\lambda) - \bar{S}_2) }{ \sigma^2(\lambda) }$$
Измеряет сходство между двумя спектрами при доплеровском сдвиге v.
Что в формуле
cпеременнаязначение взаимной корреляции — кросс-корреляция
vпеременнаяскорость доплеровского сдвига — скорость м/с
λпеременнаядлина волны — длина волны м
S1переменнаяпервый спектр — спектр
S2переменнаявторой спектр — спектр
S̄1переменнаясреднее первого спектра по длинам волн — mean spectrum
S̄2переменнаясреднее второго спектра по длинам волн — mean spectrum
σпеременнаястандартное отклонение спектра — стандартное отклонение
∑операторсуммирование по бинам длин волн — суммирование

Статьи по теме · 10

Погода против климата: как отличить шум от сигнала
Зимой в одном районе города выпадает втрое больше снега, чем в соседнем. Один год — жара, другой — холод. Это капризы погоды — краткосрочные, хаотичные колебания атмосферы. А за десятилетия виден другой, медленный сдвиг: зимы в среднем становятся мягче. Отличить одно от другого — главная задача климатологов.
Геофизика2026-07-262 минarXiv:2607.23736экспресс
Почему разлом решает, быть ли землетрясению
Два куска наждачной бумаги плотно прижаты друг к другу. Стоит начать их сдвигать, как они сначала цепляются шероховатостями, а потом резко проскальзывают. Примерно так же ведёт себя земной разлом во время землетрясения. Но есть важная деталь: насколько сильно нужно сдвинуть края, чтобы сцепление сорвалось? Это расстояние называют критическим проскальзыванием.
Капли-гонщики на струе
Капли воды вылетают из сопла одна за другой, словно велосипедисты на узкой дорожке. Те, что летят быстрее, догоняют медленных — и сливаются с ними в более крупные капли. Этот простой механизм называют баллистической агрегацией, и до сих пор его наблюдали лишь в космических масштабах: так пылинки слипаются в планеты.
Танец первопроходцев: когда размерность пространства сохраняет неравенство навсегда
Представьте бал в незнакомом зале: двое приглашённых начинают с разных углов. Их движения — не плавный вальс, а хаотичная импровизация в поисках редких сокровищ. Вопреки интуиции, исход решит не темп, а геометрия паркета.
Сколько мышей нужно, чтобы понять микробиом
Затевая ремонт, краску покупают не на глаз, а по площади стен. В науке счёт образцов — такая же прикидка, только ставки выше. Недобор — и работа превращается в лотерею: можно пропустить реальный эффект, а можно случайно принять шум за открытие. Перебор — лишние пробирки, потраченные месяцы и, в опытах с животными, напрасные жизни. В микробиоме эта задачка особенно хитрая.
Когда беспорядок рождает порядок
Разложим на столе горсть монет. Каждая монета — это возможный исход: выпадение орла, решки или ещё чего-то. Если мы знаем, насколько хаотичен этот набор (его энтропию), то какие комбинации вероятностей встретятся чаще? Оказывается, ответ зависит от того, много ли хаоса мы разрешили.
Движение глаз выдаёт аутизм у каждого третьего
Глаза следят за точкой, которая плавно рисует на экране сложную кривую. У большинства людей взгляд держится рядом с ней, но у некоторых — будто соскальзывает или запаздывает. Раньше такие особенности тонули в средних цифрах: если сложить всех и поделить, разница почти исчезает. Учёные решили смотреть не на среднее, а на каждого человека отдельно.
Как настроить кремниевый детектор для точного счёта частиц
В ускорителе частиц ядра разбиваются на осколки, как фарфоровая чашка при падении. Каждый осколок пролетает через кремниевые пластины — они регистрируют удар и его силу. Но чтобы отличить настоящий сигнал от случайного шума, нужно выставить порог: ниже него показания считаются помехой.
Галактики2026-01-281 минarXiv:2601.20928экспресс
Как измерить расстояние между звёздными яслями
В тёмных облаках межзвёздного газа, где рождаются звёзды, вещество собирается в плотные узлы — будущие колыбели светил. Астрономы измеряют расстояния между этими узлами по фотографиям неба, но фотография плоская, а облако объёмное. Пересчёт с плоскости в объём — задача не такая простая, как кажется.
Космология2026-01-061 минarXiv:2601.02886экспресс
Вселенная перестаёт быть однородной на масштабе 138 мегапарсек
Галактики во Вселенной не разбросаны как попало: соседние движутся в одну сторону, как стайка рыб, а далёкие — каждая сама по себе. Где проходит граница между «вместе» и «врозь», до сих пор было неясно. Астрономы придумали новую меру — масштаб, на котором среднее движение галактик вдоль линии, соединяющей пару, перестаёт быть согласованным и начинает противоречить друг другу.