Геометрическое среднее

Корень n-й степени из произведения n чисел

Пример геометрического среднего: (красный) — геометрическое среднее и , ^{[1] [2]} — пример, в котором отрезок прямой задан как перпендикуляр к . — диаметр окружности, а . (Примечание: 10-секундная пауза между каждым запуском анимации). ${\displaystyle l_{g}}$ ${\displaystyle l_{1}}$ ${\displaystyle l_{2}}$ ${\displaystyle l_{2}\;({\overline {BC}})}$ ${\displaystyle {\overline {AB}}}$ ${\displaystyle {\overline {AC'}}}$ ${\displaystyle {\overline {BC}}\cong {\overline {BC'}}}$

В математике среднее геометрическое — это среднее или усредненное значение , которое указывает на центральную тенденцию конечного набора положительных действительных чисел , используя произведение их значений (в отличие от среднего арифметического, которое использует их сумму). Среднее геометрическое определяется как корень n-й степени из произведения n чисел , т. е. для набора чисел a ₁ , a ₂ , ..., a _n среднее геометрическое определяется как

${\displaystyle \left(\prod _{i=1}^{n}a_{i}\right)^{\frac {1}{n}}={\sqrt[{n}]{a_{1}a_{2}\cdots a_{n}}}}$

или, что то же самое, как среднее арифметическое в логарифмической шкале :

${\displaystyle \exp {\left({{\frac {1}{n}}\sum \limits _{i=1}^{n}\ln a_{i}}\right)}}$

Среднее геометрическое двух чисел, скажем, 2 и 8, равно просто квадратному корню их произведения, то есть . Среднее геометрическое трех чисел 4, 1 и 1/32 равно кубическому корню их произведения (1/8), что равно 1/2, то есть . ${\displaystyle {\sqrt {2\cdot 8}}=4}$ ${\displaystyle {\sqrt[{3}]{4\cdot 1\cdot 1/32}}=1/2}$

Геометрическое среднее используется в шкале отношений , например, темпов роста населения или процентных ставок финансовых инвестиций с течением времени. Оно также применяется в бенчмаркинге , где оно особенно полезно для вычисления средних значений коэффициентов ускорения : поскольку среднее значение 0,5x (вдвое быстрее) и 2x (вдвое быстрее) будет равно 1 (т. е. никакого ускорения в целом).

Предположим, например, что человек инвестирует 1000 долларов в акции и достигает годовой доходности +10%, -12%, +90%, -30% и +25% в течение 5 последовательных лет, что дает окончательную инвестиционную стоимость 1609 долларов. Среднее арифметическое годовых процентных изменений составляет 16,6%. Однако это значение нерепрезентативно. Если бы первоначальные инвестиции росли на 16,6% в год, то через 5 лет они стоили бы 2155 долларов. Фактически, чтобы найти средний процентный рост, необходимо вычислить среднее геометрическое последовательных годовых коэффициентов роста (1,1, 0,88, 1,9, 0,7, 1,25). Это дает значение 1,0998, что соответствует годовому среднему росту в 9,98%. Можно легко проверить, что инвестиция в размере 1000 долларов, которая растет на 9,98% в течение пяти лет, достигнет конечной инвестиционной стоимости в 1609 долларов. В этом случае геометрическое среднее является подходящим, поскольку рост инвестиций является мультипликативным, а не аддитивным.

Среднее геометрическое можно понять в терминах геометрии . Среднее геометрическое двух чисел и — это длина одной стороны квадрата , площадь которого равна площади прямоугольника со сторонами длиной и . Аналогично, среднее геометрическое трех чисел , , и , — это длина одного ребра куба , объем которого такой же, как у прямоугольного параллелепипеда со сторонами, длины которых равны трем данным числам. ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle c}$

Среднее геометрическое является одним из трех классических средних значений Пифагора , вместе со средним арифметическим и средним гармоническим . Для всех положительных наборов данных, содержащих хотя бы одну пару неравных значений, среднее гармоническое всегда является наименьшим из трех средних, в то время как среднее арифметическое всегда является наибольшим из трех, а среднее геометрическое всегда находится между ними (см. Неравенство средних арифметических и геометрических .)

Формулировка

Среднее геометрическое набора данных определяется по формуле: ${\textstyle \left\{a_{1},a_{2},\,\ldots ,\,a_{n}\right\}}$

${\displaystyle \left(\prod _{i=1}^{n}a_{i}\right)^{\frac {1}{n}}={\sqrt[{n}]{a_{1}a_{2}\cdots a_{n}}}.}$^[3]

На рисунке выше используется заглавная буква пи для отображения серии умножений. Каждая сторона знака равенства показывает, что набор значений умножается последовательно (количество значений представлено как «n»), чтобы получить общий продукт набора, а затем из общего продукта берется корень степени n , чтобы получить среднее геометрическое исходного набора. Например, в наборе из четырех чисел произведение равно , а среднее геометрическое равно корню четвертой степени из 24, или ~ 2,213. Показатель степени в левой части эквивалентен извлечению корня степени n . Например, . ${\textstyle \{1,2,3,4\}}$ ${\textstyle 1\times 2\times 3\times 4}$ ${\textstyle 24}$ ${\textstyle {\frac {1}{n}}}$ ${\textstyle 24^{\frac {1}{4}}={\sqrt[{4}]{24}}}$

Формулировка с использованием логарифмов

Геометрическое среднее также можно выразить как экспоненту арифметического среднего логарифмов. ^[4] Используя логарифмические тождества для преобразования формулы, умножения можно выразить как сумму, а степень — как умножение:

Когда ${\displaystyle a_{1},a_{2},\dots ,a_{n}>0}$

${\displaystyle \left(\prod _{i=1}^{n}a_{i}\right)^{\frac {1}{n}}=\exp \left[{\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}\ln a_{i}\right];}$

Как:

${\displaystyle {\begin{aligned}\left(\prod _{i=1}^{n}a_{i}\right)^{\frac {1}{n}}&={\sqrt[{n}]{a_{1}a_{2}\cdots a_{n}}}\\&=e^{\ln(a_{1}a_{2}\cdots a_{n})^{1/n}}\\&=e^{{\frac {1}{n}}\left(\ln a_{1}+\ln a_{2}+\cdots +\ln a_{n}\right)}\\&=e^{{\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}\ln a_{i}}\\{\text{geometric mean(}}a{\text{)}}&=e^{{\text{arithmetic mean(ln(}}a{\text{))}}}\end{aligned}}}$

в качестве альтернативы используйте любое положительное действительное основание числа как для логарифмов, так и для числа, которое вы возводите в степень среднего арифметического отдельных логарифмов с тем же основанием.

Иногда это называют логарифмическим средним (не путать со средним логарифмическим ). Это просто вычисление арифметического среднего логарифмически преобразованных значений (т. е. арифметического среднего по логарифмической шкале) с последующим использованием возведения в степень для возврата вычисления к исходной шкале, т. е. это обобщенное f-среднее с . Например, геометрическое среднее 2 и 8 можно вычислить следующим образом, где — любое основание логарифма ( обычно 2 или 10): ${\displaystyle a_{i}}$ ${\displaystyle f(x)=\log x}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle e}$

${\displaystyle b^{{\frac {1}{2}}\left[\log _{b}(2)+\log _{b}(8)\right]}=4}$

В связи с вышесказанным можно заметить, что для данной выборки точек геометрическое среднее является минимизатором ${\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}}$

${\displaystyle f(a)=\sum _{i=1}^{n}(\log(a_{i})-\log(a))^{2}=\sum _{i=1}^{n}(\log(a_{i}/a))^{2}}$,

тогда как среднее арифметическое является минимизатором

${\displaystyle f(a)=\sum _{i=1}^{n}(a_{i}-a)^{2}}$.

Таким образом, среднее геометрическое представляет собой сводку выборок, показатель степени которых наилучшим образом соответствует показателям степеней выборок (в смысле наименьших квадратов).

Логарифмическая форма геометрического среднего обычно является предпочтительной альтернативой для реализации в компьютерных языках, поскольку вычисление произведения многих чисел может привести к арифметическому переполнению или арифметическому недопополнению . Это менее вероятно для суммы логарифмов для каждого числа.

Связанные концепции

Итеративные средства

Геометрическое среднее набора данных меньше арифметического среднего набора данных, если только все элементы набора данных не равны, в этом случае геометрическое и арифметическое средние равны. Это позволяет определить арифметико -геометрическое среднее , пересечение двух, которое всегда лежит между ними.

Среднее геометрическое также является средним арифметико-гармоническим в том смысле, что если определены две последовательности ( ) и ( ): ${\textstyle a_{n}}$ ${\textstyle h_{n}}$

${\displaystyle a_{n+1}={\frac {a_{n}+h_{n}}{2}},\quad a_{0}=x}$

и

${\displaystyle h_{n+1}={\frac {2}{{\frac {1}{a_{n}}}+{\frac {1}{h_{n}}}}},\quad h_{0}=y}$

где — гармоническое среднее предыдущих значений двух последовательностей, тогда и будут сходиться к геометрическому среднему и . Последовательности сходятся к общему пределу, и геометрическое среднее сохраняется: ${\textstyle h_{n+1}}$ ${\textstyle a_{n}}$ ${\textstyle h_{n}}$ ${\textstyle x}$ ${\textstyle y}$

${\displaystyle {\sqrt {a_{i}h_{i}}}={\sqrt {\frac {a_{i}+h_{i}}{\frac {a_{i}+h_{i}}{h_{i}a_{i}}}}}={\sqrt {\frac {a_{i}+h_{i}}{{\frac {1}{a_{i}}}+{\frac {1}{h_{i}}}}}}={\sqrt {a_{i+1}h_{i+1}}}}$

Замена среднего арифметического и гармонического парой обобщенных средних значений противоположных конечных показателей даёт тот же результат.

Сравнение со средним арифметическим

Доказательство неравенства AM–GM без слов : PR —
диаметр окружности с центром в точке O; ее радиус AO — среднее арифметическое a и b . Используя теорему о среднем геометрическом , высота GQ треугольника PGR — среднее геометрическое. Для любого отношения a : b , AO ≥ GQ.

Геометрическое доказательство без слов того, что max  ( a , b ) > среднеквадратичное ( RMS ) или среднее квадратичное ( QM ) > среднее арифметическое ( AM ) > среднее геометрическое ( GM ) > среднее гармоническое ( HM ) > min  ( a , b ) двух различных положительных чисел a и b ^{[примечание 1]}

Геометрическое среднее непустого набора данных положительных чисел всегда не больше их арифметического среднего. Равенство достигается только тогда, когда все числа в наборе данных равны; в противном случае геометрическое среднее меньше. Например, геометрическое среднее чисел 2 и 3 равно 2,45, в то время как их арифметическое среднее равно 2,5. В частности, это означает, что когда набор неидентичных чисел подвергается спреду, сохраняющему среднее , — то есть элементы набора «разносятся» дальше друг от друга, оставляя арифметическое среднее неизменным, — их геометрическое среднее уменьшается. ^[5]

Среднее геометрическое непрерывной функции

Если — положительная непрерывная действительная функция, то ее геометрическое среднее на этом интервале равно ${\displaystyle f:[a,b]\to (0,\infty )}$

${\displaystyle {\text{GM}}[f]=\exp \left({\frac {1}{b-a}}\int _{a}^{b}\ln f(x)dx\right)}$

Например, взятие функции тождества по единичному интервалу показывает, что среднее геометрическое положительных чисел от 0 до 1 равно . ${\displaystyle f(x)=x}$ ${\displaystyle {\frac {1}{e}}}$

Приложения

Средний темп роста

Во многих случаях среднее геометрическое является наилучшим показателем для определения среднего темпа роста некоторой величины. Например, если продажи увеличиваются на 80% в одном году, а в следующем году на 25%, конечный результат будет таким же, как и при постоянном темпе роста 50%, поскольку среднее геометрическое 1,80 и 1,25 равно 1,50. Чтобы определить средний темп роста, нет необходимости брать произведение измеренных темпов роста на каждом шаге. Пусть величина будет задана как последовательность , где — число шагов от начального до конечного состояния. Темп роста между последовательными измерениями и равен . Среднее геометрическое этих темпов роста тогда просто: ${\displaystyle a_{0},a_{1},...,a_{n}}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle a_{k}}$ ${\displaystyle a_{k+1}}$ ${\displaystyle a_{k+1}/a_{k}}$

${\displaystyle \left({\frac {a_{1}}{a_{0}}}{\frac {a_{2}}{a_{1}}}\cdots {\frac {a_{n}}{a_{n-1}}}\right)^{\frac {1}{n}}=\left({\frac {a_{n}}{a_{0}}}\right)^{\frac {1}{n}}.}$

Нормализованные значения

Основное свойство геометрического среднего, которое не выполняется для любого другого среднего, заключается в том, что для двух последовательностей одинаковой длины ${\displaystyle X}$ ${\displaystyle Y}$

${\displaystyle \operatorname {GM} \left({\frac {X_{i}}{Y_{i}}}\right)={\frac {\operatorname {GM} (X_{i})}{\operatorname {GM} (Y_{i})}}}$.

Это делает геометрическое среднее единственным правильным средним значением при усреднении нормализованных результатов; то есть результатов, которые представлены как отношения к контрольным значениям. ^[6] Это имеет место при представлении производительности компьютера по отношению к контрольному компьютеру или при вычислении одного среднего индекса из нескольких разнородных источников (например, ожидаемая продолжительность жизни, годы обучения и детская смертность). В этом сценарии использование арифметического или гармонического среднего изменит рейтинг результатов в зависимости от того, что используется в качестве контрольного значения. Например, возьмем следующее сравнение времени выполнения компьютерных программ:

Таблица 1

Арифметические и геометрические средние "согласны", что компьютер C самый быстрый. Однако, представив соответствующим образом нормализованные значения и используя среднее арифметическое, мы можем показать, что любой из двух других компьютеров самый быстрый. Нормализация по результату A дает A как самый быстрый компьютер согласно среднему арифметическому:

Таблица 2

в то время как нормализация по результату B делает B самым быстрым компьютером согласно среднему арифметическому, но A самым быстрым согласно среднему гармоническому:

Таблица 3

и нормализация по результату C дает C как самый быстрый компьютер согласно среднему арифметическому, но A как самый быстрый согласно среднему гармоническому:

Таблица 4

Во всех случаях рейтинг, полученный с помощью геометрического среднего, остается таким же, как и рейтинг, полученный с помощью ненормализованных значений.

Однако это рассуждение было подвергнуто сомнению. ^[7] Предоставление согласованных результатов не всегда равнозначно предоставлению правильных результатов. В общем, более строго назначать веса каждой из программ, вычислять средневзвешенное время выполнения (используя среднее арифметическое), а затем нормализовать этот результат для одного из компьютеров. Три таблицы выше просто дают разный вес каждой из программ, объясняя непоследовательные результаты арифметических и гармонических средних (таблица 4 дает равный вес обеим программам, таблица 2 дает вес 1/1000 второй программе, а таблица 3 дает вес 1/100 второй программе и 1/10 первой). Использования геометрического среднего для агрегирования показателей производительности следует по возможности избегать, поскольку умножение времени выполнения не имеет физического смысла, в отличие от сложения времен, как в случае среднего арифметического. Метрики, которые обратно пропорциональны времени (ускорение, IPC ), следует усреднять с использованием среднего гармонического.

Геометрическое среднее может быть получено из обобщенного среднего как его предел, стремящийся к нулю. Аналогично это возможно для взвешенного геометрического среднего. ${\displaystyle p}$

Пропорциональный рост

Среднее геометрическое больше подходит, чем среднее арифметическое , для описания пропорционального роста, как экспоненциального роста (постоянный пропорциональный рост), так и переменного роста; в бизнесе среднее геометрическое темпов роста известно как среднегодовой темп роста (CAGR). Среднее геометрическое роста за периоды дает эквивалентный постоянный темп роста, который даст ту же окончательную сумму.

Предположим, что апельсиновое дерево дает 100 апельсинов в один год, а затем 180, 210 и 300 в последующие годы, поэтому рост составляет 80%, 16,6666% и 42,8571% за каждый год соответственно. Используя среднее арифметическое , вычисляем (линейный) средний рост 46,5079% (80% + 16,6666% + 42,8571%, затем эта сумма делится на 3). Однако, если мы начнем со 100 апельсинов и позволим им расти на 46,5079% каждый год, результатом будет 314 апельсинов, а не 300, поэтому линейное среднее переоценивает рост из года в год.

Вместо этого мы можем использовать среднее геометрическое. Рост на 80% соответствует умножению на 1,80, поэтому мы берем среднее геометрическое 1,80, 1,166666 и 1,428571, т. е. ; таким образом, «средний» рост в год составляет 44,2249%. Если мы начнем со 100 апельсинов и позволим числу расти на 44,2249% каждый год, то в результате получим 300 апельсинов. ${\displaystyle {\sqrt[{3}]{1.80\times 1.166666\times 1.428571}}\approx 1.442249}$

Финансовый

Геометрическое среднее время от времени использовалось для расчета финансовых индексов (усреднение производилось по компонентам индекса). Например, в прошлом индекс FT 30 использовал геометрическое среднее. ^[8] Оно также используется при расчете ИПЦ ^[9] и недавно введенной " RPIJ " мере инфляции в Соединенном Королевстве и в Европейском Союзе.

Это приводит к занижению изменений в индексе по сравнению с использованием среднего арифметического. ^[8]

Применение в социальных науках

Хотя геометрическое среднее сравнительно редко использовалось при расчете социальной статистики, начиная с 2010 года Индекс развития человеческого потенциала ООН перешел на этот режим расчета на том основании, что он лучше отражает незаменимый характер собираемых и сравниваемых статистических данных:

Геометрическое среднее уменьшает уровень взаимозаменяемости между [сравниваемыми] измерениями и в то же время гарантирует, что 1 процент снижения, скажем, ожидаемой продолжительности жизни при рождении, оказывает такое же влияние на ИРЧП, как 1 процент снижения образования или дохода. Таким образом, в качестве основы для сравнения достижений этот метод также более уважителен к внутренним различиям между измерениями, чем простое среднее. ^[10]

Не все значения, используемые для вычисления ИРЧП (индекса развития человеческого потенциала) , нормализованы; некоторые из них вместо этого имеют форму . Это делает выбор геометрического среднего менее очевидным, чем можно было бы ожидать из раздела «Свойства» выше. ${\displaystyle \left(X-X_{\text{min}}\right)/\left(X_{\text{norm}}-X_{\text{min}}\right)}$

Равномерно распределенный эквивалентный доход благосостояния, связанный с индексом Аткинсона с параметром неприятия неравенства 1,0, является просто геометрическим средним доходов. Для значений, отличных от единицы, эквивалентное значение представляет собой норму Lp, деленную на количество элементов, где p равно единице минус параметр неприятия неравенства.

Геометрия

Высота прямоугольного треугольника от его прямого угла до его гипотенузы является геометрическим средним длин отрезков, на которые разделена гипотенуза. Используя теорему Пифагора о 3 треугольниках со сторонами ( p  +  q , r , s  ) , ( r , p , h  ) и ( s , h , q  ) ,
${\displaystyle {\begin{aligned}(p+q)^{2}\;\;&=\quad r^{2}\;\;\,+\quad s^{2}\\p^{2}\!\!+\!2pq\!+\!q^{2}&=\overbrace {p^{2}\!\!+\!h^{2}} +\overbrace {h^{2}\!\!+\!q^{2}} \\2pq\quad \;\;\;&=2h^{2}\;\therefore h\!=\!{\sqrt {pq}}\\\end{aligned}}}$

В случае прямоугольного треугольника его высота — это длина линии, перпендикулярно проведенной от гипотенузы к его вершине 90°. Представив, что эта линия делит гипотенузу на два сегмента, среднее геометрическое длин этих сегментов — это длина высоты. Это свойство известно как теорема о среднем геометрическом .

В эллипсе малая полуось — это геометрическое среднее максимального и минимального расстояний эллипса от фокуса ; это также геометрическое среднее большой полуоси и полуширокой прямой . Большая полуось эллипса — это геометрическое среднее расстояния от центра до любого из фокусов и расстояния от центра до любой из директрис .

Другой способ представить это так:

Рассмотрим окружность с радиусом . Теперь возьмем две диаметрально противоположные точки на окружности и приложим давление с обоих концов, чтобы деформировать ее в эллипс с большой и малой полуосями длин и . ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$

Поскольку площадь круга и эллипса остается неизменной, имеем:

${\displaystyle {\begin{aligned}\pi r^{2}&=\pi ab\\r^{2}&=ab\\r&={\sqrt {ab}}\end{aligned}}}$

Радиус окружности представляет собой среднее геометрическое значение большой и малой полуосей эллипса, образованного деформацией окружности.

Расстояние до горизонта сферы (без учета эффекта атмосферной рефракции при наличии атмосферы) равно среднему геометрическому расстоянию до ближайшей точки сферы и расстоянию до самой дальней точки сферы .

Геометрическое среднее используется как в приближении квадратуры круга С.А. Рамануджана ^[11] , так и в построении гептадекагона со «средними пропорциональными» ^{[12] .}

Соотношения сторон

Сравнение равных площадей соотношений сторон, использованных Кернсом Пауэрсом для выведения стандарта SMPTE 16:9 . ^[13]   ТВ 4:3/1.33 в красном,  1,66 в оранжевом,  16:9/1.7 7 в синем ,  1,85 в желтом,  Panavision /2.2 в лиловом и  CinemaScope /2.35 фиолетового цвета.

Геометрическое среднее использовалось при выборе компромиссного соотношения сторон в кино и видео: учитывая два соотношения сторон, их геометрическое среднее обеспечивает компромисс между ними, искажая или обрезая оба в некотором смысле одинаково. Конкретно, два прямоугольника равной площади (с одинаковым центром и параллельными сторонами) с разными соотношениями сторон пересекаются в прямоугольнике, соотношение сторон которого является геометрическим средним, и их оболочка (наименьший прямоугольник, который содержит их оба) также имеет соотношение сторон их геометрического среднего.

При выборе соотношения сторон 16:9 SMPTE , балансируя 2,35 и 4:3, геометрическое среднее равно , и таким образом ... было выбрано. Это было обнаружено эмпирическим путем Кернсом Пауэрсом, который вырезал прямоугольники с равными площадями и формировал их так, чтобы они соответствовали каждому из популярных соотношений сторон. При наложении с совмещением их центральных точек он обнаружил, что все эти прямоугольники с соотношением сторон помещаются во внешний прямоугольник с соотношением сторон 1,77:1, и все они также покрывают меньший общий внутренний прямоугольник с тем же соотношением сторон 1,77:1. ^[13] Значение, найденное Пауэрсом, является в точности геометрическим средним крайних соотношений сторон, 4:3 (1,33:1) и CinemaScope (2,35:1), что по совпадению близко к ( ). Промежуточные соотношения не оказывают никакого влияния на результат, только два крайних соотношения. ${\textstyle {\sqrt {2.35\times {\frac {4}{3}}}}\approx 1.7701}$ ${\textstyle 16:9=1.77{\overline {7}}}$   ${\textstyle 16:9}$ ${\textstyle 1.77{\overline {7}}:1}$

Применение того же метода среднего геометрического к 16:9 и 4:3 приблизительно дает соотношение сторон 14:9 ( ...), которое также используется в качестве компромисса между этими соотношениями. ^[14] В этом случае 14:9 является в точности средним арифметическим и , поскольку 14 является средним между 16 и 12, в то время как точное среднее геометрическое равно , но два разных средних , арифметическое и геометрическое, приблизительно равны, поскольку оба числа достаточно близки друг к другу (разница менее 2%). ${\textstyle 1.55{\overline {5}}}$ ${\textstyle 16:9}$ ${\textstyle 4:3=12:9}$ ${\textstyle {\sqrt {{\frac {16}{9}}\times {\frac {4}{3}}}}\approx 1.5396\approx 13.8:9,}$

Форматы бумаги

Среднее геометрическое также используется для расчета форматов бумаги серий B и C. Формат имеет площадь, которая является средним геометрическим площадей и . Например, площадь бумаги формата B1 равна , поскольку она является средним геометрическим площадей бумаги формата A0 ( ) и A1 ( ) ( ). ${\displaystyle B_{n}}$ ${\displaystyle A_{n}}$ ${\displaystyle A_{n-1}}$ ${\displaystyle {\frac {\sqrt {2}}{2}}\mathrm {m} ^{2}}$ ${\displaystyle 1\mathrm {m} ^{2}}$ ${\displaystyle {\frac {1}{2}}\mathrm {m} ^{2}}$ ${\displaystyle {\sqrt {1\mathrm {m} ^{2}\cdot {\frac {1}{2}}\mathrm {m} ^{2}}}={\sqrt {{\frac {1}{2}}\mathrm {m} ^{4}}}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\mathrm {m} ^{2}={\frac {\sqrt {2}}{2}}\mathrm {m} ^{2}}$

Тот же принцип применяется к серии C, площадь которой является средним геометрическим площадей серий A и B. Например, формат C4 имеет площадь, которая является средним геометрическим площадей A4 и B4.

Преимущество такого соотношения заключается в том, что лист формата А4 помещается в конверт формата С4, и оба они помещаются в конверт формата В4.

Другие приложения

• Спектральная плоскостность : в обработке сигналов спектральная плоскостность , мера того, насколько плоским или острым является спектр, определяется как отношение геометрического среднего значения спектра мощности к его арифметическому среднему значению.
• Антибликовые покрытия : В оптических покрытиях, где необходимо минимизировать отражение между двумя средами с показателями преломления n ₀ и n ₂ , оптимальный показатель преломления n ₁ антибликового покрытия определяется средним геометрическим значением: . ${\displaystyle n_{1}={\sqrt {n_{0}n_{2}}}}$
• Субтрактивное смешивание цветов : спектральная кривая отражения для смесей красок (равной интенсивности окраски , непрозрачности и разбавления ) приблизительно является геометрическим средним индивидуальных кривых отражения красок, вычисленных для каждой длины волны их спектров . ^[15]
• Обработка изображений : геометрический средний фильтр используется в качестве фильтра шума при обработке изображений .
• Оплата труда : геометрическое среднее значение прожиточного минимума и рыночной стоимости труда, использующего капитал работодателя, было предложено Иоганном фон Тюненом в 1875 году в качестве естественной заработной платы. [ 16 ^]

Смотрите также

• Математический портал

• Среднее арифметическое-геометрическое
• Обобщенное среднее
• Теорема о среднем геометрическом
• Геометрическое стандартное отклонение
• Гармоническое среднее
• Героновское среднее
• Гетероскедастичность
• Логнормальное распределение
• Неравенство Мьюирхеда
• Продукт
• Пифагорейские средства
• Среднее квадратичное
• Квадратура (математика)
• Квазиарифметическое среднее ( обобщенное f-среднее )
• Норма прибыли
• Средневзвешенное геометрическое

Примечания

1. Если AC = a и BC = b . OC = AM точек a и b , и радиус r = QO = OG.
   Используя теорему Пифагора , QC² = QO² + OC² ∴ QC = √ QO² + OC² = QM .
   Используя теорему Пифагора , OC² = OG² + GC² ∴ GC = √ OC² − OG² = GM .
   Используя подобные треугольники , ⁠ХК/ГК⁠ = ⁠ГК/ОК⁠ ∴ ХК = ⁠GC²/ОК⁠ = ГМ .

Ссылки

1. Мэтт Фрихауф, Микаэла Хертель, Хуан Лю и Стейси Луонг «О построении с помощью циркуля и линейки: средства» (PDF) . УНИВЕРСИТЕТ ВАШИНГТОНА, МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ. 2013. Получено 14 июня 2018 г.
2. "Евклид, Книга VI, Предложение 13". Дэвид Э. Джойс, Университет Кларка. 2013. Получено 19 июля 2019 .
3. "2,5: Среднее геометрическое". Статистика LibreTexts . 2019-04-20 . Получено 2021-08-16 .
4. Кроули, Майкл Дж. (2005). Статистика: Введение с использованием R. John Wiley & Sons Ltd. ISBN 9780470022986.
5. Митчелл, Дуглас В. (2004). «Еще о спредах и неарифметических средних». The Mathematical Gazette . 88 : 142–144. doi :10.1017/S0025557200174534. S2CID  168239991.
6. Флеминг, Филип Дж.; Уоллес, Джон Дж. (1986). «Как не лгать со статистикой: правильный способ суммировать результаты контрольных тестов». Сообщения ACM . 29 (3): 218–221. doi : 10.1145/5666.5673 . S2CID  1047380.
7. Смит, Джеймс Э. (1988). «Характеристика производительности компьютера с помощью одного числа». Сообщения ACM . 31 (10): 1202–1206. doi : 10.1145/63039.63043 . S2CID  10805363.
8. Rowley, Eric E. (1987). Финансовая система сегодня . Manchester University Press. ISBN 0719014875.
9. "Измерение инфляции цен" (PDF) . Департамент государственных счетов. Март 2017 г. Получено 15 июля 2023 г. – через gov.uk.
10. "Часто задаваемые вопросы - Отчеты о развитии человека". hdr.undp.org . Архивировано из оригинала 2011-03-02.
11. Рамануджан, С. (1914). «Модулярные уравнения и приближения к π» (PDF) . Quarterly Journal of Mathematics . 45 : 350–372.
12. TP Stowell Извлечение из математического хранилища Лейборна, 1818 в The Analyst через Google Books
13. "ТЕХНИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ: Понимание соотношений сторон" (PDF) . CinemaSource Press. 2001. Архивировано (PDF) из оригинала 2009-09-09 . Получено 2009-10-24 .
14. US 5956091, «Способ показа изображений формата 16:9 на дисплеях формата 4:3», опубликован 21 сентября 1999 г. 
15. MacEvoy, Bruce. «Colormaking Attributes: Measuring Light & Color» (Атрибуты цветопередачи: измерение света и цвета). handprint.com/LS/CVS/color.html . Колориметрия. Архивировано из оригинала 2019-07-14 . Получено 2020-01-02 .
16. Генри Ладвелл Мур (1895). Теория естественной заработной платы фон Тюнена. GH Ellis.

Внешние ссылки

• Вычисление среднего геометрического двух чисел в сравнении с арифметическим решением
• Средние арифметические и геометрические
• Когда использовать среднее геометрическое
• Практические решения для вычисления геометрического среднего с различными типами данных Архивировано 2010-11-12 на Wayback Machine
• Среднее геометрическое на MathWorld
• Геометрический смысл среднего геометрического
• Калькулятор среднего геометрического для больших наборов данных
• Расчет распределения голосов в Конгрессе с использованием среднего геометрического
• Сайт неньютоновского исчисления
• Определение и формула среднего геометрического
• Распределение среднего геометрического
• Среднее геометрическое?