“數據的集中趨勢和離散程度”這一章中,我們學習了平均數、眾數、中位數、極差、方差等概念,并利用它們來分析數據的集中趨勢和離散程度. 其中平均數、中位數、眾數都能刻畫數據的集中趨勢,極差和方差都能描述一組數據的離散程度. 但在解決實際問題時,根據決策的目的和實際意義,我們需要選擇不同的統(tǒng)計量作為決策的依據,那么如何根據實際需要來恰當地進行選擇呢?
平均數的概率:平均數反映了一組數據中各數據的平均大小,是一組數據的常用指標. 平均數是通過計算得到的,相對而言得到的數據較精確,所以大多數問題中,我們首先參考的統(tǒng)計量是平均數. 但是正因為它會隨每一個數據的變化而變化,所以容易受數據中極端數值的影響. 例如:在某項比賽中10個評委打分,其中9個評委的分數都差不多,但有一個評委分數特別低,計算出的平均數就會“失真”,這時的平均數就不能很好地反映平均實際水平,所以用這10個數據判分時,總要去掉一個最高分和一個最低分,再用其余的8個數據的平均值作為最后得分,現在這已是人們的常識了.
中位數的概念:是一組數據中最中間位置的數(奇數個數據時)或最中間的兩個數的平均數(偶數個數據時),所以中位數可以反映一組數據的中間位置水平.中位數是通過排序得到的,在一組數據的數值排序中處中間的位置,它不受最大、最小兩個極端數值的影響. 因此當一組數據中的個別數據變動較大時,我們常用中位數來描述這組數據的集中趨勢.
【典型例題】(2013·深圳)某校有21名同學參加比賽,預賽成績各不相同,要取前11名參加決賽,小穎已經知道了自己的成績,她想知道自己能否進入決賽,只需再知道這21名同學成績的( ).
A. 最高分 B. 中位數
C. 極差 D. 平均數
【解析】21個數據從小到大排列,小穎想知道自己能否進入決賽,只要知道她的預賽成績所在的位置是在第11位之前或之后即可. 而排列以后的第11位同學的成績正好是這組數據的中位數. 故她只要知道這21名同學成績的中位數即可.
眾數的概念:一組數據中出現次數最多的那個數據,叫做這組數據的眾數. 眾數的特點:①眾數在一組數據中出現的次數最多;②眾數反映了一組數據的集中趨勢,眾數出現的次數越多,它就越能代表這組數據的整體狀況,并且通過它能比較直觀地了解到一組數據的大致情況. 日常生活中諸如“最佳”、“最受歡迎”、“最滿意”等,都與眾數有關系,它反映了一種最普遍的傾向. 如果一組數據的眾數出現的次數不具明顯優(yōu)勢,用它來反映一組數據的典型水平就不大可靠了.
【典型例題】為籌備班級元旦聯歡晚會,班長對全班同學愛吃什么水果作了民意調查,再決定買哪種水果. 下面的調查數據中,他最應該關注的是( ).
A. 平均數 B. 眾數
C. 中位數 D. 加權平均數
【解析】決定買哪種水果,用生活中的經驗“少數服從多數”,而這里的“多數”實際上就是眾數的概念,所以在這個問題中,決策的依據是眾數.
極差的概念:極差是一組數據的最大值與最小值的差,它計算方便,只對極端值敏感,只是粗略反映了這組數據的變化范圍,在一定程度上描述了這組數據的離散程度. 所以在決策中極差的作用并不是很大.
方差的概念:方差是指各數據與平均數的差的平方的平均數,表示一組數據的波動性的大小的指標,因此方差可以判斷一組數據的穩(wěn)定性. 方差越大,數據越不穩(wěn)定;方差越小,數據越穩(wěn)定. 所以要比較穩(wěn)定性,一般會借助方差.
【典型例題】(2013·重慶)某特警隊為了選拔“神槍手”,舉行了1 000米射擊比賽,最后由甲、乙兩名戰(zhàn)士進入決賽,兩人各射靶10次,經過統(tǒng)計計算,甲、乙兩名戰(zhàn)士的總成績都是99.68環(huán),甲的方差是0.28,乙的方差是0.21. 則下列說法中,正確的是( ).
A. 甲的成績比乙的成績穩(wěn)定
B. 乙的成績比甲的成績穩(wěn)定
C. 甲、乙兩人成績的穩(wěn)定性相同
D. 無法確定誰的成績更穩(wěn)定
【解析】根據方差的意義,方差越小波動越小,越接近平均數,成績就越穩(wěn)定. 因為甲的方差0.28>乙的方差0.21,所以乙的成績比甲的成績穩(wěn)定. 考察幾組數據的穩(wěn)定程度其實質就是比較它們的方差,平均數相同或相差不大時,方差越小,這組數據就越穩(wěn)定.
實際上我們在一個問題中,并不是只考慮一個統(tǒng)計量,往往同時計算并分析幾個統(tǒng)計量,除了上面提到的五個基本統(tǒng)計量以外,有時還會考慮優(yōu)秀率、合格率等概念,甚至從不同的統(tǒng)計量進行分析,會得到不同的結論.
【典型例題】(2013·江蘇揚州)為聲援揚州“運河申遺”,某校舉辦了一次運河知識競賽,滿分10分,學生得分均為整數,成績達到6分以上(包括6分)為合格,達到9分以上(包括9分)為優(yōu)秀. 這次競賽中甲、乙兩組學生成績分布的條形統(tǒng)計圖如圖所示.
(1) 補充完成下面的成績統(tǒng)計分析表:
(2) 小明同學說:“這次競賽我得了7分,在我們小組中排名屬中游偏上!”觀察上表可知,小明是______組的學生. (填“甲”或“乙”)
(3) 甲組同學說他們組的合格率、優(yōu)秀率均高于乙組,所以他們組的成績好于乙組. 但乙組同學不同意甲組同學的說法,認為他們組的成績要好于甲組,請你給出兩條支持乙組同學觀點的理由.
【解析】(1) 將甲組成績按照從小到大的順序排列,找出第5、6個成績,求出平均數即為甲組的中位數;找出乙組成績,求出乙組的平均分,填表即可;
(2) 觀察表格,成績?yōu)?分處于中游略偏上,應為甲組的學生;
(3) 乙組的平均分高于甲組,中位數高于甲組,方差小于甲組,所以乙組成績好于甲組.
【答案】(1) 乙平均分:8.1;甲中位數:6;(2) 甲;(3) ①乙組同學平均分高于甲組;②乙組同學的方差小,比甲組穩(wěn)定,而且集中在中上游,所以支持乙組同學的觀點.
總之,平均數、中位數、眾數、極差、方差是從不同的角度描述數據的統(tǒng)計量,可謂“橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同”. 在利用統(tǒng)計的結果進行決策時,首先要弄清不同統(tǒng)計量之間的聯系和區(qū)別,要弄清不同統(tǒng)計量的內涵,然后結合問題的背景、進行決策的目的和意義,選擇恰當的統(tǒng)計量對數據進行分析,最后作出正確的決策. (作者單位:江蘇省無錫市江南中學)