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概率与统计conceptfoundations

集中趋势的度量

有三把尺子可以测量中心:平均数、中位数、众数。

公式

x̄ = (x₁ + x₂ + ⋯ + xₙ) / n

怎么读: 平均数就是把所有数据加起来,再除以数据的个数

x₁ … xₙ
每一个数据值
n
数据的个数
平均数(总和 ÷ 个数)

引子

用一个「代表值」来概括整组数据的方法不止一种——平均数、中位数、众数,各自在不同情况下派上用场。

通俗地说

平均数是总和除以个数,中位数是按顺序排列后位于正中间的值,众数是出现次数最多的值。

直觉

平均数是让数据在跷跷板上保持平衡的支点。中位数是把所有人排成一列后正好站在正中间的那个人,众数则是数值堆积最多的地方。三者指向的「中心」可能各不相同。

如何构建

平均数用到了每一个数值,所以容易被极端值拉偏。中位数只关心顺序,因此不受极端值影响。众数是最常出现的值,反映「多数趋势」。

示例

数据 2、3、3、7、10 → 平均数 = 25/5 = 5,中位数 = (把 2、3、3、7、10 排序后取正中间)3,众数 = 出现最多的 3。

常见误区

平均数并不总是「有代表性」。如果某人的工资特别高,平均数会被拉高,而大多数人的收入其实更低——这时中位数更能反映实际情况。

用在哪里

用一个数字概括成绩、收入、身高或播放量。对于像收入这类存在极端值的数据,最好再看看中位数,避免被误导。

从何而来

很久以前,平均数被用来在天文观测中「抵消」多次测量的误差;随着统计学的发展,中位数和众数也逐渐被明确定义。

前置概念

小测验

数据 4、6、6、8、11 的中位数是多少?

  • 6
  • 7
  • 8
  • 35

练习

数据 3、5、7、9、11 的平均数是多少?

答案: 7

解答:
  1. 总和 = 3+5+7+9+11 = 35
  2. 35 / 5 = 7

要点: 平均数 = 数据总和 ÷ 个数。

数据 2、3、5、8、8、10 的中位数是多少?(个数为偶数)

答案: 6.5

解答:
  1. 排序后正中间的两个数是 5 和 8
  2. (5 + 8) / 2 = 6.5

要点: 当个数为偶数时,中位数是正中间两个数的平均值。

对于数据 1、2、2、2、5、9,求出平均数、中位数、众数,并想一想哪个最能代表这组数据。

答案: undefined

解答:
  1. 平均数 = 21/6 = 3.5
  2. 中位数 = 正中间两个数(2、2)的平均值 = 2
  3. 众数 = 出现最多的 2
  4. 较大的数值 9 把平均数拉高了,所以中位数/众数(2)更具代表性

要点: 存在极端值时,中位数可能比平均数更能反映真实情况。

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