Comparthing Logo
statistikaduomenų analizėmatematikaišsilavinimas

Vidurkis ir standartinis nuokrypis

Nors abu šie rodikliai yra pagrindiniai statistikos ramsčiai, jie apibūdina visiškai skirtingas duomenų rinkinio charakteristikas. Vidurkis nurodo centrinį balansavimo tašką arba vidutinę vertę, o standartinis nuokrypis matuoja, kiek atskiri duomenų taškai nukrypsta nuo to centro, pateikdami esminį kontekstą apie informacijos nuoseklumą ar kintamumą.

Akcentai

  • Vidurkis nurodo „ką“, o standartinis nuokrypis – „kiek“, atsižvelgiant į variaciją.
  • Vidurkis gali būti identiškas dviem grupėms, kurios vizualiai atrodo visiškai skirtingai.
  • Standartinis nuokrypis iš esmės yra vidutinis kiekvieno taško atstumas nuo vidurkio.
  • Be abiejų skaičių statistinė santrauka dažnai būna neišsami ar net apgaulinga.

Kas yra Vidutinis?

Duomenų rinkinio aritmetinis vidurkis, apskaičiuojamas susumuojant visas reikšmes ir padalijant iš bendro skaičiaus.

  • Jis veikia kaip skaitmeninio skirstinio geometrinis centras arba „pusiausvyros taškas“.
  • Skaičiavime įtraukiama kiekviena konkretaus duomenų rinkinio reikšmė.
  • Išskirtinės vertės arba kraštutinės vertės gali gerokai iškreipti rezultatą, palyginti su dauguma duomenų.
  • Idealiai simetriškoje varpo formos kreivėje ji tiksliai sutampa su mediana ir moda.
  • Statistikai populiacijos versiją žymi graikiška raide mu (μ).

Kas yra Standartinis nuokrypis?

Metrika, kuri kiekybiškai įvertina duomenų reikšmių rinkinio variacijos arba sklaidos dydį.

  • Mažos vertės rodo, kad duomenų taškai yra labai arti apskaičiuoto vidurkio.
  • Jis išreiškiamas tais pačiais fiziniais vienetais kaip ir pradiniai matuojami duomenys.
  • Reikšmė gaunama iš dispersijos ištraukiant kvadratinę šaknį.
  • Didelės vertės rodo didelį skirtumą, o tai rodo mažesnį duomenų nuspėjamumą.
  • Graikiška raidė sigma (σ) yra standartinis simbolis, naudojamas populiacijos nuokrypiui žymėti.

Palyginimo lentelė

Funkcija Vidutinis Standartinis nuokrypis
Pagrindinis tikslas Raskite centrą Išmatuokite skirtumą
Jautrumas išskirtinėms vertėms Aukštas (gali lengvai pakrypti) Aukšta (kraštutinumai padidina vertę)
Matematinis simbolis μ (Mu) arba x̄ (x-juosta) σ (Sigma) arba s
Matavimo vienetai Tas pats kaip duomenys Tas pats kaip duomenys
Nulio rezultatas Vidurkis yra nulis Visi duomenų taškai yra identiški
Pagrindinė programa Bendro našumo nustatymas Rizikos ir nuoseklumo vertinimas

Išsamus palyginimas

Centriškumas ir dispersija

Vidurkis nurodo, kur yra jūsų duomenų „vidurys“, ir pateikia greitą bendro lygio apžvalgą. Priešingai, standartinis nuokrypis ignoruoja centro vietą ir visą dėmesį skiria tarpams tarp skaičių. Galite turėti dvi grupes su identišku 50 vidurkiu, bet jei vienos grupės vidurkis svyruoja nuo 49 iki 51, o kitos – nuo 0 iki 100, standartinis nuokrypis yra vienintelė priemonė, kuri atskleidžia šį didžiulį patikimumo skirtumą.

Jautrumas ekstremalioms vertėms

Abu rodikliai jaučia išskirtinių reikšmių svorį, tačiau reaguoja skirtingai. Išskirtinai didelis skaičius pakelia vidurkį į viršų, todėl gali susidaryti klaidinantis „tipinės“ patirties vaizdas. Tas pats išskirtinis skaičius priverčia standartinį nuokrypį smarkiai išaugti, signalizuodamas tyrėjui, kad duomenys yra triukšmingi ir vidurkis gali nepatikimai atspindėti visą grupę.

Vaidmuo normaliame pasiskirstyme

Nagrinėjant varpo formos kreivę, šie du veiksniai veikia kartu ir apibrėžia jos formą. Vidurkis nustato, kur horizontalioje ašyje yra kreivės viršūnė. Standartinis nuokrypis kontroliuoja plotį; mažas nuokrypis sukuria aukštą, siaurą smaigalį, o didelis nuokrypis ištempia kreivę į trumpą, storą kalnelį. Kartu jie leidžia mums numatyti, kad maždaug 68 % duomenų patenka į vieną „žingsnį“ nuo centro.

Praktinis sprendimų priėmimas

Realiame pasaulyje vidurkis dažnai naudojamas tikslams, pavyzdžiui, tiksliniam pardavimų vidurkiui. Tačiau standartinis nuokrypis yra tai, ką profesionalai naudoja rizikai valdyti. Pavyzdžiui, keleivis gali pasirinkti autobuso maršrutą su šiek tiek ilgesniu vidutiniu kelionės laiku, jei jo standartinis nuokrypis yra labai mažas, nes tai garantuoja, kad jis kiekvieną dieną atvyks laiku, o ne susidurs su nenuspėjamais svyravimais.

Privalumai ir trūkumai

Vidutinis

Privalumai

  • + Lengva apskaičiuoti
  • + Labai intuityvus
  • + Naudoja visus duomenis
  • + Tinka palyginimams

Pasirinkta

  • Pažeidžiami pašaliniams reiškiniams
  • Klaidinantis iškreiptų duomenų pateikimas
  • Gali būti neegzistuojanti reikšmė
  • Slepia vidinę įvairovę

Standartinis nuokrypis

Privalumai

  • + Rodo duomenų patikimumą
  • + Išsaugo originalius įrenginius
  • + Svarbus tikimybei
  • + Nustato nepastovumą

Pasirinkta

  • Sunkiau apskaičiuoti rankiniu būdu
  • Beprasmybė be vidurkio
  • Paveikti kraštutinumų
  • Reikalingi dideli mėginiai

Dažni klaidingi įsitikinimai

Mitas

Vidurkis 80 reiškia, kad dauguma žmonių surinko 80 balų.

Realybė

Vidurkis yra tik pusiausvyros taškas; įmanoma, kad niekas nebūtų surinkęs 80 balų, jei duomenys būtų suskirstyti į labai aukštas ir labai mažas vertes.

Mitas

Standartinis nuokrypis gali būti neigiamas skaičius.

Realybė

Kadangi formulė apima skirtumų kėlimą kvadratu nuo vidurkio, rezultatas visada yra nulis arba teigiamas. Neigiama reikšmė matematiškai neįmanoma.

Mitas

Didelis standartinis nuokrypis visada yra „blogas“ dalykas.

Realybė

Tai tiesiog rodo įvairovę. Klasėje didelis standartinis pomėgių nuokrypis yra puikus dalykas, net jei gamintojui, bandančiam pagaminti identiškus varžtus, tai gali sukelti stresą.

Mitas

Standartinį nuokrypį galite apskaičiuoti nežinodami vidurkio.

Realybė

Vidurkis yra būtinas formulės elementas. Pirmiausia turite žinoti, kur yra centras, prieš matuodami, kiek toli nuo jo yra viskas.

Dažnai užduodami klausimai

Kodėl naudojame standartinį nuokrypį, o ne tik diapazoną?
Diapazonas nagrinėja tik dvi kraštutiniausias vertes, kurios gali būti apgaulingos, jei tai tik atsitiktiniai nukrypimai. Standartinis nuokrypis yra daug patikimesnis, nes jis nagrinėja kiekvieno duomenų taško vietą. Tai leidžia susidaryti vaizdą apie duomenų „tankį“, o ne tik apie išorines ribas.
Ar du skirtingi duomenų rinkiniai gali turėti tą patį vidurkį ir skirtingus standartinius nuokrypius?
Be abejo, ir tai realiame pasaulyje nutinka nuolat. Įsivaizduokite du miestus, kurių vidutinė temperatūra yra 70 laipsnių. Viename iš jų temperatūra ištisus metus gali svyruoti nuo 68 iki 72 laipsnių (mažas nuokrypis), o kitame – nuo 20 iki 120 laipsnių (didelis nuokrypis). Vidurkis tas pats, bet gyvenimo patirtis visiškai kitokia.
Ar mažas standartinis nuokrypis reiškia, kad duomenys yra „tikslūs“?
Nebūtinai. Tai reiškia, kad duomenys yra „tikslūs“ arba nuoseklūs. Galbūt turite sugedusias svarstykles, kurios visada sveria 5 svarais per daug daiktų. Standartinis nuokrypis būtų mažas, nes rezultatai būtų nuoseklūs, tačiau vidurkis būtų netikslus, palyginti su tikruoju svoriu.
Kuris iš jų yra svarbesnis investuojant?
Investuotojai naudoja abu, tačiau jie dažnai atidžiau stebi standartinį nuokrypį, nes jis atspindi „riziką“. Vidurkis parodo numatomą grąžą, o standartinis nuokrypis – kiek ta grąža gali svyruoti. Didelis nuokrypis reiškia nelygų kelią su didesne laikinų nuostolių tikimybe.
Kaip išskirtinės vertės veikia šiuos du rodiklius?
Išskirtinės vertės yra tarsi magnetas, traukiantis vidurkį link savęs. Standartinio nuokrypio atveju išskirtinė vertė veikia kaip stiprintuvas. Kadangi skaičiavime atstumas nuo vidurkio yra kvadratinis, vienas tolimas taškas gali neproporcingai padidinti standartinį nuokrypį, o tai rodo, kad duomenų rinkinys yra labai išsibarstęs.
Kada turėčiau naudoti medianą, o ne vidurkį?
Turėtumėte pereiti prie medianos, kai jūsų duomenys yra „iškreipti“ arba turi didelių išskirtinių verčių, pavyzdžiui, būstų kainų ar atlyginimų. Tokiais atvejais keli milijardieriai gali pateikti daug didesnį vidurkį nei tipiškas žmogus iš tikrųjų uždirba. Mediana yra „atspari“ tokiems kraštutinumams.
Kas yra 68-95-99,7 taisyklė?
Tai patogi normalaus skirstinio taisyklė. Ji teigia, kad 68 % jūsų duomenų bus vieno standartinio nuokrypio ribose nuo vidurkio, 95 % – dviejų, o 99,7 % – trijų. Tai veiksmingas būdas pamatyti, kiek konkretus duomenų taškas yra „normalus“ arba „keistas“.
Ar standartinis nuokrypis yra tas pats, kas dispersija?
Jie yra glaudžiai susiję, bet ne tas pats. Dispersija yra kvadratinių skirtumų nuo vidurkio vidurkis, todėl gaunami „kvadratiniai vienetai“ (pvz., kvadratiniai doleriai), kuriuos sunku vizualizuoti. Standartinį nuokrypį, kad vienetai vėl atitiktų mūsų pradinius duomenis, gauname iš dispersijos kvadratinę šaknį.

Nuosprendis

Rinkitės vidurkį, kai jums reikia vieno reprezentatyvaus skaičiaus, apibendrinančio bendrą grupės lygį. Remkitės standartiniu nuokrypiu, kai reikia suprasti to vidurkio patikimumą arba imties įvairovę.

Susiję palyginimai

Absoliuti vertė ir modulis

Nors įvadinėje matematikoje absoliuti vertė dažnai vartojama kaip sinonimas, ji paprastai reiškia realaus skaičiaus atstumą nuo nulio, o modulis šią sąvoką praplečia iki kompleksinių skaičių ir vektorių. Abu šie terminai atlieka tą pačią pagrindinę funkciją: pašalina krypties ženklus, kad būtų atskleistas grynasis matematinio objekto dydis.

Algebra ir geometrija

Nors algebra daugiausia dėmesio skiria abstrakčioms operacijų taisyklėms ir simbolių manipuliavimui sprendžiant nežinomuosius, geometrija tyrinėja erdvės fizines savybes, įskaitant figūrų dydį, formą ir santykinę padėtį. Kartu jie sudaro matematikos pagrindą, loginius ryšius paversdami vaizdinėmis struktūromis.

Apskritimas ir elipsė

Nors apskritimas apibrėžiamas vienu centriniu tašku ir pastoviu spinduliu, elipsė išplečia šią koncepciją iki dviejų židinio taškų, sukurdama pailgą formą, kurioje atstumų iki šių židinių suma išlieka pastovi. Kiekvienas apskritimas techniškai yra specialus elipsės tipas, kuriame du židiniai idealiai persidengia, todėl koordinačių geometrijoje jie yra labiausiai susijusios figūros.

Aritmetinė ir geometrinė seka

Iš esmės aritmetinės ir geometrinės sekos yra du skirtingi būdai didinti arba mažinti skaičių sąrašą. Aritmetinė seka kinta pastoviu, tiesiniu tempu atliekant sudėtį arba atimtį, o geometrinė seka greitėja arba lėtėja eksponentiškai atliekant daugybą arba dalybą.

Aritmetinis vidurkis ir svertinis vidurkis

Aritmetinis vidurkis kiekvieną duomenų tašką traktuoja kaip vienodai svarbų galutiniam vidurkiui, o svertinis vidurkis priskiria tam tikrus svarbos lygius skirtingoms reikšmėms. Šio skirtumo supratimas yra labai svarbus viskam – nuo paprastų klasių vidurkių skaičiavimo iki sudėtingų finansinių portfelių, kur vieni aktyvai yra svarbesni nei kiti, nustatymo.