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同时比较离散程度与集中趋势

两组数据可以有相同的平均数,表现却大不相同,而只比一个数字会把这一点藏起来。

本页内容
  1. 为什么只有平均数还不够?
  2. 如何比较,一步一步来
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

要正确比较两组数据,需要两个陈述:一个关于集中趋势(平均数或中位数),一个关于离散程度(极差,或四分位距)。考试常说“比较这两个分布”,只写平均数的一句话只能拿到部分分数。这是统计与分布的核心技能。

为什么只有平均数还不够?

平均数是概括一组数据中间位置的一个数字。它无法显示各个值是紧紧围绕它,还是远远散开。离散程度回答的正是这个问题。

可以想象两名射箭手,箭离靶心的平均距离相同。一人的箭聚在一起,另一人的箭散得很开。平均数一样,但在真正的比赛中,你会更信任第一位。

如何比较,一步一步来

  1. 为每组选出适合该数据的集中趋势量度(见选择平均数)。
  2. 选出离散程度的量度,通常是极差,并检查有没有极端值。
  3. 为每组算出两者,并把数字写下来。
  4. 写一句比较集中趋势的话,结合情境并使用数字。
  5. 写一句比较离散程度的话,结合情境,再把两者联系起来,例如“平均较高,但较不稳定”。

例题

两个班参加同一次测验。A 班的分数:50、55、60、65、70。B 班的分数:30、45、60、75、90。

第 1 步,平均数: A 班:50 + 55 + 60 + 65 + 70 = 300,300 ÷ 5 = 60。B 班:30 + 45 + 60 + 75 + 90 = 300,300 ÷ 5 = 60。

第 2 步,中位数: 两组数据都已排序,各自的中间值都是 60。

第 3 步,极差: A 班:70 − 50 = 20。B 班:90 − 30 = 60。

第 4 步,比较:

“两个班的平均数和中位数都是 60,所以集中趋势相同。A 班的极差是 20,B 班是 60,所以 A 班的分数更稳定。B 班既有高得多的分数,也有低得多的分数。”

这个答案没有说的: 它没有说哪个班更好。数据支持的是关于稳定性的陈述,而不是哪个班学生更强。

要留意的错误

常见的失误是只比较集中趋势,或者在有一个极端值时只凭极差下判断。

错误答案: “A 班和 B 班的平均数相同,所以表现一样。”

相同的平均数掩盖了离散程度的巨大差异。

纠正的方法是永远以离散程度收尾。如果极差看起来怪怪的,就检查有没有离群值。数据 4、5、5、6、30 的极差是 26,但前四个值只相差 2,所以极差会造成误导,中位数(5)更能描述中心。

自我检测

做做这几题,然后打开每题的答案。

1. 两名跑步者的用时(秒)。Amy:12.0、12.2、12.4、12.6、12.8。Ben:11.0、11.8、12.4、13.0、13.8。求各自的平均数和极差,并说明谁更稳定。

查看答案

Amy:总和 62.0,平均数 62.0 ÷ 5 = 12.4,极差 12.8 − 12.0 = 0.8。Ben:总和 62.0,平均数 12.4,极差 13.8 − 11.0 = 2.8。

两人的平均数都是 12.4 秒。Amy 的极差 0.8 比 Ben 的 2.8 小,所以 Amy 更稳定。

2. 机器 A 灌装瓶子的平均量是 500.2 ml,极差 1.0 ml。机器 B 的平均量是 500.0 ml,极差 6.0 ml。哪台机器更可靠?请说明理由。

查看答案

机器 A。它的极差 1.0 ml 比 6.0 ml 小得多,所以灌装量稳定得多。两者平均量几乎相同,差别在于离散程度。

3. 数据是 4、5、5、6、30。求极差,并解释为什么它可能不是离散程度的好概括。

查看答案

极差 = 30 − 4 = 26。它不好,是因为一个极端值(30)把它拉大了。另外四个值彼此相差不超过 2,所以极差显示出的离散程度比大部分数据实际所示的更大。

下一步

下一课识别样本无法支持的结论,检验你写下的说法是否真的能被数据支持。用统计与分布探索器加入一个离群值,看极差大幅上升而中位数几乎不动。想要更多比较题,请到综合练习题组。

很多学生能写出正确的集中趋势比较,却漏掉离散程度。在数学线上一对一补习中,老师可以和你一起搭建句子框架,等你养成习惯后再拿掉。

常见问题

离散程度能告诉我平均数说不出的什么?

离散程度显示数据有多稳定。两名球员的平均得分都是 60,但一个每场都在 55 到 65 之间,另一个却在 30 到 90 之间起伏。平均数给出中心,离散程度则告诉你这个中心有多可信。

我应该用极差还是四分位距?

极差算得快,但只取决于两个极端值,所以一个离群值就会让它大幅变化。四分位距涵盖中间一半的数据,不受极端值影响。请查看你的课程大纲和试卷,确认预期使用哪种量度。

怎样写出能拿满分的比较?

写一句比较集中趋势、一句比较离散程度,而且都要结合题目的情境。例如:“A 班与 B 班平均分相同,但极差较小,所以 A 班的分数更稳定。”要用数字,而不只是文字。

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下一步

如果你的比较答案总停在“平均数比较高”,一对一的老师可以帮你补上那句能拿分的后半句。

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