算术平均值是有限次测量时概率分布的期望μ的估计值。
由大数定理证明，若干个独立同分布的随机变量的平均值以无限接近于1的概率接近于其期望值μ，所以算术平均值是其期望的最佳估计值。因此，通常用算术平均值作为被测量的最佳估计值，即作为测量结果的值。