權重函數(英語:Weight function)是執行求和、求積或求平均值等時候用來給不同元素施加不同權重的函數。
應用權重函數的結果是加權[註 1]和或加權平均值。權重函數在統計學和分析學中經常出現,並且與測度的概念密切相關。權重函數可用於離散和連續的設置,構建稱為加權微積分或元微積分的微積分系統。
在量測時,因測量值精度的不同,而在平差計算中採取的權重不同;若測量值的精度較高,則平差計算時也應占有較高的「比重」,平差法將它稱為「權」。[註 2]
權的基本公式
求權的基本公式為
式中,是任意常數,是中誤差。由此可見,權與中誤差平方成反比,即精度越高,權越大。應用上式求一組觀測值的權時,必須採用同一個值。
由該定義式,可以看出,當時,,所以是權等於1的觀測值的中誤差,通常稱權等於1的權為單位權,權為1的觀測值為單位權觀測值。而為單位權觀測值的中誤差,簡稱為單位權中誤差。
可以寫出各觀測值的權之間的比例關係:
可知,一組觀測值的權之比等於他們的中誤差平方的倒數之比。不論假設取何值,這組權之間的比例關係不變。所以,權反映了觀測值之間的相互精度關係。就計算p值來說,不在乎權本身數值的大小,而在於確定他們之間的比例關係。可以是同一個量的觀測中誤差,也可以是不同量的觀測中誤差,即權可以反映同一量的若干個觀測值之間的精度高低,也可以反映不同量的觀測值之間的精度高低。
普通測量中的定權
同精度丈量時,邊長的權與邊長成反比。
當每公里水準測量的精度相同時,水準路線觀測高差的權與路線長度成反比。
當各測站觀測高差的精度相同時,水準路線觀測高差的權與測站數成反比。
由不同個數的同精度觀測值求得得算術平均值,其權與觀測值個數成正比。
觀測值函數的權
設有獨立觀測值 ,它們的標準差及權分別為和。令觀測值函數為:
由誤差傳播及定權公式,得
式中是常量,用表示,上式約去後得
這就是獨立觀測值權倒數與其函數權倒數之間關係的表達式。這個表達式成為權倒數傳播律。
廣義算術平均值的權,等於觀測值權之和。
注釋