数学

发布于 2026-09-27

加权求和

了解加权求和的基本概念和公式,以及常用的使用场景。

加权求和:不把每个数据平等看待,而是根据每个数据的重要性(即权重)来分配不同的比例,然后再把它们加起来。

公式

假设有数据 x1,x2,…,xnx_1, x_2, \ldots, x_n,对应的权重 w1,w2,…,wnw_1, w_2, \ldots, w_n,则加权求和为:

S=x1×w1+x2×w2+⋯+xn×wn=∑i=1nxi×wi\begin{aligned} S &= x_1 \times w_1 + x_2 \times w_2 + \cdots + x_n \times w_n \\ &= \sum_{i=1}^{n} x_i \times w_i \end{aligned}

其中:

  • 大写希腊字母 Σ\Sigma 叫 求和符号(Summation Notation),读作 "sigma"(西格玛),数学中专门用来表示一系列项的累加。

  • 理解 ∑i=1nxi×wi\sum_{i=1}^{n} x_i \times w_i,拆解成三个部分来看:

∑i=1↑下界n↑上界xiwi⏟↑通项公式\sum_{\substack{i=1 \\ \uparrow \\ \text{下界}}}^{\substack{n \\ \uparrow \\ \text{上界}}} \quad \underbrace{x_i w_i}_{\substack{\uparrow \\ \text{通项公式}}}
组成部分名称含义
∑\sum求和符 (Sigma)"把后面的东西全部加起来"
i=1i=1下界 / 起始索引从第 1 项开始
nn上界 / 终止索引到第 n 项结束
xi×wix_i \times w_i通项 (General Term)每一项的具体表达式,其中 ii 是变量

完整含义:令 ii 依次取 1,2,3,…,n1, 2, 3, \ldots, n,将每次得到的 xi×wix_i \times w_i 的值全部相加。,对应加权求和。

  • 简洁:当 nn 很大或不确定时,不可能把每一项都写出来,∑\sum 一行就搞定。
  • 通用:ii 只是一个哑变量(dummy variable),换成 jj、kk 意义完全相同:∑j=1nxjwj\sum_{j=1}^{n} x_j w_j。
  • 可运算:求和符号有丰富的代数性质(线性性、交换次序、拆分合并等),方便后续推导证明。

在论文、教材和技术文档中,几乎总是使用 ∑\sum 的形式。

与普通求和的区别

  • 普通求和:每个数据权重都是 1,一视同仁,例如:3 + 5 =8;

  • 加权求和:权重不同,重要的数据占的比重大,例:如果 3 的权重是 2,5 的权重是 1,结果就是 3×2+5×1=113 \times 2 + 5 \times 1 = 11。

场景

期末成绩计算:

  • 平时成绩占 30%,期末成绩占 70%;

  • 如果平时考了 90 分,期末考了 80 分;

总评就是: 90×0.3+80×0.7=27+56=8390 \times 0.3 + 80 \times 0.7 = 27 + 56 = 83 分。

这里 0.3 和 0.7 就是权重,它们体现了期末成绩更重要。

常见于:

  • 成绩/绩效评估:不同指标占不同比重。

  • 投资组合:不同资产按比例计算总收益。

  • 机器学习:给不同特征或样本赋予不同重要性。

  • 图像处理/信号处理:滤波时对周围像素按距离加权。

总结:加权求和就是“按重要性打折后再相加”。