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数学 · 已分组数据的离散度

估算分组数据的平均值

表里看不到确切分数,不知道每一组该用哪个数。

要从分组表估算平均值,先把每个中点乘以频数,再把乘积相加,最后除以总频数。答案是估计值,因为表里没有确切的数值。

这一课属于分组数据的离散程度,用到读懂组距与累积频率里的中点。

方法是什么?

  1. 求出每一组的中点 x。
  2. 把中点乘以频数,得到 fx。
  3. 把 fx 那一列加起来,得到 Σfx。
  4. 用 Σfx 除以总频数 Σf。

例题:40 位学生的分数

分数 中点 x 频数 f fx
10 至 19 14.5 4 58
20 至 29 24.5 9 220.5
30 至 39 34.5 14 483
40 至 49 44.5 8 356
50 至 59 54.5 5 272.5
合计 40 1 390

逐个检查乘积:4 × 14.5 = 58,9 × 24.5 = 220.5,14 × 34.5 = 483,8 × 44.5 = 356,5 × 54.5 = 272.5。它们的和是 58 + 220.5 + 483 + 356 + 272.5 = 1 390。

平均值 = 1 390 ÷ 40 = 34.75。

合理性检查。 众数组是 30 至 39,中点 34.5。平均值很接近它,而且介于 14.5 与 54.5 之间,所以答案合理。

最容易丢分的错误

有人把几个中点加起来,再除以组的数目:(14.5 + 24.5 + 34.5 + 44.5 + 54.5) ÷ 5 = 34.5。这题刚好接近,是因为频数大致平衡,错误被掩盖了。

频数偏斜时,错误的方法会给出明显错的答案。试试频数为 1、1、1、1、36 的情况,错误就一目了然:错误方法仍得 34.5,正确的平均值却是 52。所以一定要乘以频数。

为什么答案只是估计值

假设 30 至 39 这一组的 14 位学生全部考 30 分,真正的平均值就会比你的估计小。如果他们全部考 39 分,真正的平均值就会更大。

你无法知道是哪一种,所以试卷只要求估计值。题目用了“估计”一词时,答案里也要写上“估计”或“约”。

自我检查

诊所的等候时间,在 1 至 5、6 至 10、11 至 15、16 至 20 分钟这四组中,频数分别是 6、11、8、3。估算平均等候时间,答案保留两位小数。

答案

中点:3、8、13、18。乘积:6 × 3 = 18,11 × 8 = 88,8 × 13 = 104,3 × 18 = 54。Σfx = 18 + 88 + 104 + 54 = 264。Σf = 28。

平均值 = 264 ÷ 28 = 9.43 分钟(估计值)。它落在众数组 6 至 10 之内,合理。

接下来学什么?

继续学习绘制并解读累积频率曲线,那一课用的是累积频率那一列,不是中点。想在自拟数据上核对算术,可以用描述统计探索器 (英文)。

想让老师看着你的 fx 那一列,可以了解一对一线上数学补习。

常见问题

为什么要用中点?

组内的确切数值不知道。中点是代表整组的最好单一数值,因为组内有些数值比它大,有些比它小。所以答案只是估计值,不是确切的平均值。

分组数据的平均值公式是什么?

平均值 = Σfx ÷ Σf,其中 x 是每组的中点,f 是该组的频数。Σfx 是所有乘积之和,Σf 是总频数。不要除以组的数目。

估计的平均值可以落在众数组之外吗?

可以。平均值用到每一组,离众数很远的一组会把它拉开。但它仍应介于最小中点与最大中点之间,否则就是加法或除法出了错。

求中点时用组限还是组界?

两者得到的中点一样:10 至 19 这一组,用组限是 (10 + 19) ÷ 2 = 14.5,用组界 9.5 和 19.5 也是 14.5。用组限算起来更快,但同一张表里不要一组用组界、另一组用组限。

如果方法明白,却总有一个乘积或总和算错,一对一课上老师可以看着你的 fx 那一列,找出算术或中点出错的那一行。

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