命题 6.3.1 (样本均值与样本方差的数字特征) 设 (X1,X2,⋯,Xn) 是来自总体 X 的样本, E[X]=μ, Var[X]=σ2. 则 E[Xˉ]=μ,Var[Xˉ]=nσ2;(6.3.1) E[Sn2]=nn−1σ2,E[Sn∗2]=σ2.(6.3.2) 证明 1 E[Xˉ]=E[n1i=1∑nXi]=n1i=1∑nE[Xi]=n1i=1∑nμ=μ Var[Xˉ]=Var[n1i=1∑nXi]=n21i=1∑nVar[Xi]=n21i=1∑nσ2=nσ2 2 由于 Sn2=n1i=1∑n(Xi−Xˉ)2=n1i=1∑n(Xi2−2Xˉ⋅Xi+Xˉ2)=n1(i=1∑nXi2−2Xˉ⋅i=1∑nXi+nXˉ2)=n1i=1∑nXi2−Xˉ2 所以 E[Sn2]=E[n1i=1∑nXi2−Xˉ2]=n1i=1∑nE[Xi2]−E[Xˉ2]=n1i=1∑n(Var[Xi]+(E[Xi])2)−(Var[Xˉ]+E[Xˉ]2)=n1(nσ2+nμ2)−nσ2−μ2=nn−1σ2. E[Sn∗2]=E[n−1nSn2]=n−1nE[Sn2]=σ2.