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数学 · 为数据集选择适当的概括方式

两个摘要能否公平比较

两次测验的满分不同,题目却问哪一次考得更好。

只有在尺度相同、量度类型相同、群体又相称的时候,两个摘要才能公平比较。先检查这三件事,再动手计算。

这一篇属于怎样选择合适的数据摘要,接在由平均值求缺失的数值之后。

三项检查是什么?

检查 要问的问题 不通过的情形
尺度 单位或满分相同吗? 一个满分 40,另一个满分 100
量度 是平均值对平均值、中位数对中位数吗? 拿平均值去比中位数
群体 两个群体相称、大小也接近吗? 五位学生对五百位学生

例题:两次测验

一个班考了测验一,满分 100,平均值 66,标准差 12。同一个班又考了测验二,满分 40,平均值 28,标准差 4。

尺度不同,所以要先换算,才能比较原始数字。测验二乘以 100 ÷ 40 = 2.5。

  • 平均值:28 × 2.5 = 70(满分 100)。
  • 标准差:4 × 2.5 = 10(满分 100)。
平均值(满分 100) 标准差
测验一 66 12
测验二 70 10

结论。 换算之后,测验二的平均值较高(70 对 66),标准差较小(10 对 12)。这个班在测验二考得更高,也更稳定。

原始数字会说什么?

拿 66 去比 28,有人会说这个班在测验二差很多。拿标准差 12 去比 4,又会以为测验二稳定得多。这两种看法都被不同的尺度误导了。

直接比较,平均值的结论是错的,散布的结论则被夸大了。先换算,陷阱就消失了。

什么时候无法比较?

如果一组给的是平均值,另一组只给中位数,就要说这两个摘要不能直接比较,并写出你还需要什么。例如,可以要求第一组的中位数,或者第二组的平均值。

这是一个有效的考试答案。写上“不能比较,因为……”并给出清楚的理由,比硬做比较得到的分更多。可以用图表证据比较实验室 (英文)在自拟的数据对上练习。

自我检查

测验 A 满分 20,平均值 14,标准差 3。测验 B 满分 50,平均值 36,标准差 6。公平地比较两者。

答案

两者都换算成百分比。测验 A:平均值 14 ÷ 20 = 70%,标准差 3 ÷ 20 = 15%。

测验 B:平均值 36 ÷ 50 = 72%,标准差 6 ÷ 50 = 12%。测验 B 的平均值略高(72% 对 70%),散布较小(12% 对 15%),所以测验 B 略高,也更稳定。

接下来学什么?

用练习题测试这一组。想回头复习任何一篇,见本组总览。

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常见问题

为什么不能拿满分 40 的平均值和满分 100 的平均值比?

两个数字的尺度不同,较大的那个并不一定代表更好的成绩。先把两者换成相同的尺度,例如百分比或满分 100,再来比较。

可以拿平均值和中位数比较吗?

不可以直接比。它们描述中心的方式不同,同一组数据的两者也可能不相等。要拿两组的平均值对平均值,或两组的中位数对中位数。

群体的大小有关系吗?

有,它影响你对摘要的信任程度。五个数值的平均值,改一个数就会大幅摆动,五十个数值的平均值则稳得多。要写出人数,数据很少时不要下太强的结论。

标准差怎样换算尺度?

每个分数都乘以同一个倍数时,标准差也乘以同一个倍数。要把满分 40 的分数换成满分 100,平均值和标准差都乘以 2.5。

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