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切比雪夫不等式

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月8日 (四) 18:43的版本 (补充100篇数学词条、教学配图与学习路径)
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切比雪夫不等式对具有有限均值 μ 和有限方差 σ2 的随机变量给出 P(|X−μ|≥t)≤σ2t2,t>0. 令 t=kσ 且 σ>0,便得落在 k 个标准差以外的概率不超过 1/k2。它不假定分布呈钟形,因此界通常比对特定分布算出的概率宽。

从平方偏差推出

变量 Z=(X−μ)2 非负,且 EZ=σ2。事件 |X−μ|≥t 等价于 Z≥t2,将马尔可夫不等式用于 Z 和阈值 t2,立刻得到公式。这也说明方差有限在哪里被用到。

若 EX=20、标准差为 3,则偏离均值至少 6 的概率至多 32/62=1/4。不能反过来说其概率“恰好是 25%”,更不能说落在区间 [14,26] 内“至少 75%”时忽略端点:不等式给的是 P(|X−20|≥6)≤1/4,因此严格内部 P(|X−20|<6)≥3/4。

推向样本均值

独立同分布且方差为 σ2 时,Var⁡(X¯n)=σ2/n,代入即得 P(|X¯n−μ|≥ε)≤σ2/(nε2),这是弱大数定律的直接证明。

参考资料