調和平均
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数学において、調和平均(ちょうわへいきん、: harmonic mean, subcontrary mean)とは、いくつかある広義の平均のうちの一つである。典型的には、(割合・比率)の平均が望まれているような状況で調和平均が適切である。

正の実数について、調和平均は逆数算術平均の逆数として定義される。例えば、3つの数 1, 2, 4 の調和平均は次のようになる: 3 1 1 + 1 2 + 1 4 = 1 1 3 ( 1 1 + 1 2 + 1 4 ) = 12 7 . {\displaystyle {\frac {3}{{\frac {1}{1}}+{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{4}}}}={\frac {1}{{\frac {1}{3}}({\frac {1}{1}}+{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{4}})}}={\frac {12}{7}}.}
定義

正の実数 x1, x2, …, xn について、調和平均 H は H = n 1 x 1 + 1 x 2 + ⋯ + 1 x n = n ∑ i = 1 n 1 x i = n ∏ j = 1 n x j ∑ i = 1 n ∏ j = 1 n x j x i {\displaystyle H={\frac {n}{{\frac {1}{x_{1}}}+{\frac {1}{x_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{x_{n}}}}}={\frac {n}{\sum \limits _{i=1}^{n}{\frac {1}{x_{i}}}}}={\frac {n\prod \limits _{j=1}^{n}x_{j}}{\sum \limits _{i=1}^{n}{\frac {\prod \limits _{j=1}^{n}x_{j}}{x_{i}}}}}}

と定義される。これは逆数の算術平均の逆数であり、 n H = ∑ i = 1 n 1 x i = 1 x 1 + 1 x 2 + ⋯ + 1 x n {\displaystyle {\frac {n}{H}}=\textstyle \sum \limits _{i=1}^{n}\displaystyle {\frac {1}{x_{i}}}={\frac {1}{x_{1}}}+{\frac {1}{x_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{x_{n}}}}

と書ける。
重み付き調和平均

重み(英語版)の集合 w1, w2, …, wn が伴ったデータ集合 x1, x2, …, xn について、重み付き調和平均 (weighted harmonic mean) を考えることができ、次で定義される: ∑ i = 1 n w i ∑ i = 1 n w i x i {\displaystyle {\frac {\sum \limits _{i=1}^{n}w_{i}}{\sum \limits _{i=1}^{n}{\frac {w_{i}}{x_{i}}}}}}

重み付き調和平均で重みがすべて 1 の特別な場合が、上で定義した(通常用いられる)調和平均である。重みがすべて等しい任意の集合に対する重み付き調和平均は、調和平均に等しい。
位置付け

調和平均は一般化平均(英語版)でパラメータを −1 とした特別な場合 (M−1) であり、また3つのピタゴラス平均の一つである。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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