歪度

確率論および統計学において、歪度（わいど、skewness）は、分布の非対称性を示す指標である。日本産業規格では、ゆがみ、ひずみ（歪み）を確率密度関数または確率関数 f (x) のグラフが左右対称でないこと、ゆがみの程度を平均値まわりの 3 次モーメント µ₃ と標準偏差 σ の 3 乗との比 µ₃/σ³ と定義している^[1]。

分布の尖り（とがり）具合を示す指標である尖度^{[注釈 1]}とともに用いる。歪みをもち、尖度が大きい金融データなどではこれらの指標を頻繁に用いる。

標準化[編集]

確率分布の分布特性を示すためには、通常は期待値および分散が用いられる。さらに、分布型の差を示す指標の一つに 3 次モーメント（3 乗の期待値）と 4 次モーメント（4 乗の期待値）とがある。これらのモーメントは、平均値と分散の影響を除くように標準化される。［平均値は、位置尺度には依存しないが、スケール尺度（たとえば分散）に依存する。］

確率変数 X の期待値が μ、分散が σ² のとき、標準化確率変数 ${\displaystyle Z=(X-\mu )/\sigma }$ は期待値 0、分散 1 となり、平均と分散の影響は除去される。

Z の 3 次モーメント ${\displaystyle E(Z^{3}}$) は歪度 ${\displaystyle \beta _{1}^{1/2}}$ と呼ばれる。とくに標準正規確率変数の分布に歪みはなく、0 を中心として左右対称であるから歪度は 0 である。歪度の符号によって、正の歪みをもつ分布、負の歪みをもつ分布といわれる。

Z の 4 次モーメント ${\displaystyle E(Z^{4})-3}$ は尖度 β₂ と呼ばれる。分散が σ² である正規分布ならば、平均値まわりの 4 次モーメント ${\displaystyle E(Z^{4})-3}$ は ${\displaystyle 3\sigma ^{4}-3}$ であり、標準正規確率変数では ${\displaystyle \beta _{2}=0}$ である。正負を基準にして、${\displaystyle \beta _{2}>0}$ の分布は急尖的分布と呼ばれ、正規分布よりも両裾が厚い分布になる。一方、${\displaystyle \beta _{2}<0}$ の分布は緩尖的分布と呼ばれ、正規分布よりも両裾が薄い分布になる。

たとえば対数正規分布に従う確率変数の歪度は正であり、尖度は常に 3 より大きい。

推定[編集]

一般に、平均まわりの k 次モーメント ${\displaystyle E((X-\mu )^{k})}$ は、k 次の標本モーメントによって推定することができる。したがって、歪度と尖度は、原系列を標準化すれば 3 次の標本モーメント ${\displaystyle b_{1}^{1/2}}$ および 4 次の標本モーメント ${\displaystyle b_{2}}$ で推定できる。母分布が正規分布であるか否かを調べるためには、歪度と尖度が標準化された正規確率変数の値 0 と 3 に似るか否かを調べればよい（ジャック–ベラ検定）。ボウマン=シェントン^[2]は、正規性検定の指標^{[注釈 2]}

${\displaystyle JB=n{\frac {b_{1}^{2}}{6}}+n{\frac {(b_{2}-3)^{2}}{24}}}$

が、帰無仮説が正規分布である下で自由度が 2 のカイ二乗分布に漸近的に従うことを示した。

注釈[編集]

出典[編集]

1. ^ JIS Z 8101-1 : 1999, 1.19 ゆがみ，ひずみ skewness.
2. ^ Bowman, Kimiko O. and Shenton, LR. Biometrika, 1975.

参考文献[編集]

• 西岡康夫『数学チュートリアル やさしく語る 確率統計』オーム社、2013年。ISBN 9784274214073。 
• 日本数学会『数学辞典』岩波書店、2007年。ISBN 9784000803090。 
• 『JIS Z 8101-1:1999 統計 − 用語と記号 − 第1部:確率及び一般統計用語』日本規格協会、1999年。http://kikakurui.com/z8/Z8101-1-1999-01.html。 
• 伏見康治『確率論及統計論』河出書房、1942年。ISBN 9784874720127。http://ebsa.ism.ac.jp/ebooks/ebook/204。 

関連項目[編集]

• 平均
• 分散
• 尖度
• ジャック–ベラ検定 - 歪度と尖度を用いた分布の正規性の検定手法

外部リンク[編集]

• Free Statistics Software (Calculator) - データ列から、尖度と歪度に関する各種統計値を算出する。