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数学 · 为数据集选择适当的概括方式

平均值相同,散布不同

两个班的平均分一样,老师却要给它们不同的辅导。

两组数据可以有相同的平均值,却描述截然不同的群体。标准差能显示差别,而你的结论要说明它对这个情境有什么意义。

这一篇属于怎样选择合适的数据摘要。基本的比较方法在用中心与散布比较数据。

例题:两个班各六位学生

两个班各六位学生的分数是:

  • X 班:35、45、60、60、75、85
  • Y 班:55、58、60、60、62、65

平均值。 X 班:360 ÷ 6 = 60。Y 班:360 ÷ 6 = 60。两个平均值相同。

X 班的散布。 偏差:−25、−15、0、0、15、25。平方:625、225、0、0、225、625,合计 1 700。方差 = 1 700 ÷ 6 = 283.3,σ = 16.83。

Y 班的散布。 偏差:−5、−2、0、0、2、5。平方:25、4、0、0、4、25,合计 58。方差 = 58 ÷ 6 = 9.67,σ = 3.11。

平均值 中位数 全距 标准差
X 班 60 60 50 16.83
Y 班 60 60 10 3.11

结论怎么写?

平均值都是 60,中位数也都是 60,所以两班的中心相同。X 班的标准差(16.83)比 Y 班(3.11)大得多,所以 X 班的分数分散得多。

接着补上它的意义:X 班有些学生远高于 60,有些远低于 60,同一个教学进度可能不适合所有人。Y 班则每位学生都只与 60 分相差几分。

相同的平均值隐藏了什么

如果学校只公布两个班的平均值 60,两个班看起来一模一样。散布却显示,X 班既有需要额外辅导的学生,也有需要进阶挑战的学生。

这就是课程要求在平均值之外还要看散布的原因。只有中心、没有散布,只描述了一半。

要避开的错误

第一是写“Y 班比较好”。数据只说明它更稳定,不能说明分数更高。第二是只引用全距,因为全距只取决于两个数值。

第三是漏掉情境的那一句。结论最好提到分数或学生,而不只是统计数字。可以用图表证据比较实验室 (英文)对照你的句子。

自我检查

两组各五个测验分数:P = 40、50、60、70、80,Q = 58、59、60、61、62。证明两个平均值相等,并求两个标准差。

答案

两个平均值都是 60(300 ÷ 5)。P 的偏差是 −20、−10、0、10、20,平方 400、100、0、100、400,合计 1 000,方差 = 200,σ = 14.14。

Q 的偏差是 −2、−1、0、1、2,平方 4、1、0、1、4,合计 10,方差 = 2,σ = 1.41。Q 的分数稳定得多。

接下来学什么?

下一篇是极端值怎样让平均值和中位数有不同的变化。用这一组的练习题作测试。

想让老师检查你写的情境句,可以了解一对一线上数学补习。

常见问题

为什么平均值相同的两个班,可以差别很大?

平均值只是分数的平衡点。一个班的分数可能紧紧围绕平衡点,另一个班的分数则散布在两边很远的地方。标准差量度的就是这个差别。

在课室里,标准差大是什么意思?

意思是分数与平均值相差很大,有些学生遥遥领先,有些远远落后,同一个教学进度可能不适合所有人。标准差小,则表示学生的程度比较接近。

还需要用到中位数吗?

用它确认中心会有帮助,尤其在数据偏斜的时候。平均值和中位数相近,平均值就是公平的中心。两者都用,并在结论里说明。

散布大好还是小好?

没有情境就无法说哪个好。散布小表示稳定,散布大表示差异大,好不好要看题目。要写出散布对这个情境的意义。

如果计算都懂,却说不出散布在情境里是什么意思,一对一课上老师可以不断追问,直到你真正讲得出它的意义。

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