Matemáticas de secundaria · Grades 10–12
8Estadísticas descriptivas
Las estadísticas resumen una gran colección de números: grados, salarios, temperaturas — según unos pocos indicadores bien elegidos. Este capítulo presenta las dos familias de indicadores: los que localizan el centro del datos (significar, mediana) y aquellos que miden su desparramar (rango, cuartiles). Entra un tratamiento más profundo, que incluye la desviación estándar. Capítulo 17.
8.1 Datos y frecuencias
Definición 8.1 (serie estadistica)
A serie estadística es una lista de valores observado en una población de tamaño . cuando un valor aparece veces, es su contar y el cociente
es su frecuencia (a menudo expresado como porcentaje). Las frecuencias de todos los valores suman .
Ejemplo 8.2
Las calificaciones de los estudiantes en una prueba de puntos :
| grade | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| count | ||||||
| frecuencia |
Verifique: y las frecuencias suman .
8.2 medidas de centro
Definición 8.3 (Medio)
El significar de la serie es
Si los valores aparecen con recuentos , el Se calcula el mismo número que media ponderada.
Ejemplo 8.4
Para el cuestionario de Ejemplo 8.2:
Definición 8.5 (mediana)
El mediana es un valor que divide el ordenado serie en dos mitades: al menos la mitad de los valores son la mediana, y al menos la mitad son . En la práctica, ordene los valores ;
- si es impar, la mediana es el valor medio, en posición ;
- si es par, tome el punto medio de los dos valores medios, en posiciones y .
Ejemplo 8.6
Serie ordenada de precios de viviendas (en miles): , , , , , , . El mediana es el valor , . El significar es — ¡mayor que de los precios ! Un valor extremo () tira del significar mucho más que del mediana: el mediana es robusto, significar no lo es.
8.3 Medidas de propagación
Definición 8.7 (rango, cuartiles)
Para una serie ordenada:
- el rango es la diferencia entre el valores más grandes y más pequeños;
- el primer cuartil es el más pequeño valor tal que al menos una cuarta parte () de los valores sean ; el tercer cuartil es el valor más pequeño tal que al menos tres cuartas partes () de los valores sean ;
- el rango intercuartil mide la propagación de la mitad central de los datos.
Método 8.8 (Encontrar los cuartiles)
Para una serie de valores ordenados :
Ejemplo 8.9
Tome los valores ordenados
Mediana: posición , por lo que mediana es . : , redondear hacia arriba a ; el valor es . : , redondear hacia arriba a ; el valor es . Rango: ; rango intercuartil: .
Ejemplo 8.10 (Comparando dos grupos)
Dos clases toman el mismo examen (puntuaciones de ):
| mediana | |||
|---|---|---|---|
| class A | |||
| class B |
Mismo mediana, spreads muy diferentes: la clase A es homogénea (la mitad de su puntuaciones en ), la clase B es heterogénea (su mitad central abarca ). Los indicadores del centro por sí solos nunca dicen el todo historia.
Observación 8.11
Ni el significar ni el mediana son "mejores": el significar usa todos los valores (y es necesario para calcular totales), el mediana resiste valores extremos. un Un resumen serio de una serie proporciona al menos un indicador de centro. y uno de propagación.
8.4 Ceremonias
Ejercicio 8.1 ★
Aquí está la cantidad de libros leídos en un año por los estudiantes de :
Calcule el significar, el mediana y el rango de esta serie.
Solución
Solución de Ejercicio 8.1.
Suma: , por lo que significar es . La serie ya está ordenada y es impar: el mediana es el valor , . Rango: .
Ejercicio 8.2 ★
Se lanzó un dado veces:
| outcome | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| count |
Calcule el frecuencia de cada resultado y el resultado significar.
Ejercicio 8.3 ★
Encuentre mediana, y de la serie ordenada
y dibuja el diagrama de caja correspondiente.
Solución
Solución de Ejercicio 8.3.
(par): el mediana es el punto medio del th y th valores, ambos iguales a : mediana .
: , por lo que es el tercer valor : .
: , por lo que es el valor : .
Diagrama de caja: caja de a con la barra mediana en , bigotes de a .
Ejercicio 8.4 ★
El significar de los resultados de las pruebas es . Un estudiante º realiza la prueba y puntuaciones . ¿Cuál es el nuevo significar de la clase?
Solución
Solución de Ejercicio 8.4.
Las puntuaciones suman . Con la nueva puntuación el el total es para estudiantes : nuevo significar .
Ejercicio 8.5 ★★
Un estudiante tiene un significar de después de las pruebas , todos con el mismo peso. ¿Qué puntuación en la prueba elevaría el significar a ? Es un significar de ¿ accesible (las puntuaciones están fuera de )?
Solución
Solución de Ejercicio 8.5.
Total actual: . Se requiere una prueba significar de sobre un total de , por lo que la puntuación debe ser . Un significar de requeriría : no accesible.
Ejercicio 8.6 ★★
Inventar una serie de valores no negativos cuyo mediana sea y cuyo significar es mayor que ; entonces uno cuyo mediana es y cuyo significar es menor que . ¿Por qué el significar de una serie de este tipo nunca puede ser menor que ? ¿Qué muestran estos ejemplos?
Solución
Solución de Ejercicio 8.6.
Significar mayor que : por ejemplo — mediana (el valor ordenado ), significar .
Significar menor que : por ejemplo — mediana , significar .
El significar no puede ir por debajo de : para el mediana (el th ordenado valor) para que sea , todos los valores en las posiciones a deben ser , por lo que el total es al menos y el significar al menos — el segundo ejemplo es extremo.
Estos ejemplos muestran que significar y mediana son en gran medida independientes: conocer uno dice poco del otro, por eso un buen resumen informa ambos.
Ejercicio 8.7 ★★
En una empresa, los empleados ganan cada uno por mes y el director gana .
- Calcular el salario significar y mediana.
- ¿Qué indicador describe mejor un salario "típico" aquí? ¿Por qué?
Solución
Solución de Ejercicio 8.7.
1. Significar: . Mediana: ordenado, los salarios son nueve valores y luego ; el mediana es el punto medio de los valores th y th, ambos : mediana .
2. El mediana () describe el salario típico: es lo que Los empleados de de realmente ganan. El significar () está levantado. por el salario único alto y no iguala la nómina de nadie.
Ejercicio 8.8 ★★
Una clase de chicos tiene una altura significar de cm; las chicas de la misma clase tienen una altura significar de cm. Calcule la altura significar del toda la clase. (Ojo: es no el punto medio de y — ponderar las medias según el tamaño del grupo.)
Solución
Solución de Ejercicio 8.8.
Altura total: cm para estudiantes, por lo que significar es cm. esta mas cerca de significar de las niñas porque son más numerosas (ponderado significar, pesos y ).
Ejercicio 8.9 ★★★
Una serie de valores tiene significar . Cada valor es transformado a para números fijos y .
- Muestra que el significar de la nueva serie es .
- Las temperaturas de una semana, en grados centígrados, tienen significar . ¿Cuál es su significar en grados Fahrenheit? ()?
Solución
Solución de Ejercicio 8.9.
1. El nuevo significar es
2. Con y : significar grados Fahrenheit.
8.5 Problema: la persona promedio no existe
Problema 8.1
Problema de fin de semana — media contra mediana: valores atípicos, curvas niveladoras, el almacén en la carretera y la cabina diseñada para nadie
En 1950, la Fuerza Aérea de EE. UU. midió a pilotos en diez cuerpos. dimensiones y construyó la cabina para el hombre promedio. eso equipado — como descubrió un teniente al contar — esencialmente nadie. Las estadísticas resumen las multitudes con números únicos, y cada resumen dice la verdad sobre algo y miente sobre algo más. Este problema toma el significar y el mediana. (Definición 8.3, Definición 8.5) a los tribunales, deja que cada uno muestre lo que hace mejor y cierra la cabina.
Parte I — Two summaries on trial.
- Una calle vende siete casas, en miles de euros: , , , , , — y uno mansión en . Calcular el significar y el mediana precio. ¿Qué número describe "una casa en esta calle"?
- Retire la mansión y vuelva a calcular ambas. ¿Por cuánto hizo cada movimiento resumido? Establezca la moraleja sobre los valores atípicos.
- Una tabla censal: de familias, no tienen niño, tiene uno, tiene dos, tiene tres, tiene cuatro. Calcule el número de niños significar. No la familia “tiene hijos” — entonces, ¿cuál es la cantidad real? ¿Codifica el significar? (Multiplíquelo por ).
- Por los quince marcos : encuentre el mediana y el cuartiles , (Método 8.8).
- Para la misma serie, proporcione el rango y el rango intercuartil. ¿Qué mide cada uno?
Parte II — Grading curves and merged classes.
- De Ejercicio 8.9: cambiando cada valor por desplaza significar, mediana y cuartiles por ; escalando por los escala por . ¿Qué sucede con el rango y el rango intercuartil bajo un turno? ¿Bajo una escala? Justificar.
- Un examen tiene significar (de ) y el profesor quiere significar. Se proponen dos curvas: agregar puntos a todos, o multiplique cada marca por . calcular el destino de un estudiante en y uno en debajo de cada curva. ¿Qué curva favorece a quién y cuál tiene una ¿Problema del techo?
- Clase A (estudiantes ) tiene significar ; clase B ( estudiantes) tiene significar . Calcular el significar del estudiantes juntos y expliquen por qué no es (la lección de promedio ponderado del problema de fin de semana media armónica del volumen de Escuela Secundaria, en el aula).
- Demuestre que medianas rechaza este juego: calcule el medianas de y , entonces el mediana de la lista fusionada y compárelo con el promedio ponderado por tamaño de los dos medianas.
- Patinaje artístico: cinco jueces puntúan , , , , . Calcule el significar, el mediana y el trimmed significar (eliminar el promedio más bajo y más alto el resto). ¿Por qué la mayoría de los deportes juzgados recortan?
Parte III — Reading distributions.
- Dos fábricas producen pernos de longitud significar mm. Fábrica A: , ; fábrica B: , . Necesitas intercambiables Pernos: ¿qué fábrica y qué estadística decidieron?
- En una clínica, la espera mediana es de minutos pero el significar espera es . ¿Qué forma de datos tiene este par? ¿traicionar? Construya un conjunto de datos de cinco valores exactamente con esto mediana y significar.
- “Su bebé está en el percentil 75 de altura” — ¿Qué significa esa frase significar? ¿Y puede cada hijo de una ciudad esté "por encima del promedio"? ¿Por encima del mediana? Explicar el diferencia.
- Clase A: mín. , , mediana , , máx. . Clase B: mín , , mediana , , máximo . Compárese: marca típica, homogeneidad de la mitad media, desenfreno de los extremos.
- La lista de verificación del periodista: un titular dice “promedio salario en TechCorp: euros”. enumera los tres preguntas que este problema te ha enseñado a hacer antes creer que el titular dice algo sobre un típico empleado.
Parte IV — The cockpit case.
- Construya su propia evidencia: construya cinco precios de viviendas con significar y mediana (miles de euros).
- El significar es el punto de equilibrio: demostrarlo a partir de la definición que las desviaciones del significar siempre se cancelan, y verifíquelo en su conjunto de datos de la pregunta 16.
- El mediana es el minimizador de recados: las tiendas se encuentran en kilómetros , , , , de un camino, y un El almacén debe minimizar el distancia total al cinco tiendas. Calcule ese total para un almacén en el mediana (), en significar () y en . ¿Quién gana? (Esto es general: el mediana minimiza el total absoluto distancia — pruebe cualquier otro lugar.)
- La cabina, resuelta: supongamos que un piloto tiene un probabilidad de estar "cerca del promedio" en un cuerpo dimensión, independientemente entre las dimensiones . Estime la probabilidad de estar cerca del promedio en los diez — y conciliar el resultado con lo que teniente encontrado en pilotos. ¿Qué hizo el aire? ¿Forzar construcción en lugar de la cabina promedio?
- Finale — la guía del usuario, una línea cada una: cuando totalizan son lo que importa (un presupuesto, una cosecha), utilice el …; cuando el individuo típico importa (salarios, espera veces), utilice el …; cuando la equidad en la distribución importa, reportar el …; cuando la contaminación amenace, utilice el …. Cierra el caso con el título del problema.
Solución
Solución de Problema 8.1.
1. Significar: mil euros; mediana: el cuarto de los siete precios pedidos, . El mediana describe la calle — seis de las siete casas no cuesta nada cerca de .
2. Sin la mansión: significar , mediana . El significar cayó aproximadamente ; el mediana por . Un valor extremo puede arrastrar al significar en cualquier lugar; el mediana apenas se da cuenta — es robusto.
3. Significar . Ninguna familia tiene hijos , pero is el número total exacto de niños: el significar codifica el total, redistribuido equitativamente — su verdadero talento.
4. : mediana 8vo valor ; 4to valor ; Valor 12 .
5. Rango : la extensión completa, extremos incluido. rango intercuartil : el ancho del mitad media — extendido sin el ruido de los extremos.
6. Un desplazamiento mueve el valor cada, por lo que diferencias de valores — rango, IQR — no cambian: . Una escala de multiplica todas las diferencias por : rango y IQR se escalan por .
7. Curva aditiva: y — el el estudiante débil gana , el fuerte y supera ligeramente la escala de puntos . Multiplicativo: y — proporciones conservadas, pero es imposible en una escala : el problema del techo. aditivo las curvas aplanan la parte inferior; los multiplicativos explotan el arriba.
8. Puntuación total: , entonces el significar fusionado es : treinta de clase B los estudiantes superan a los veinte de la clase A — significa fusionarse por ponderado promedio, nunca por promedio simple.
9. Mediana de : ; de : . Lista fusionada : mediana . El promedio ponderado por tamaño de el medianas sería : medianas no lleva total, por lo que no existe una fórmula de fusión — hay que reordenar toda la lista.
10. Significar: . Mediana: . Recortado significar: . uno Un juez entusiasta (o corrupto) movió el significar por casi un punto; el mediana y el significar recortado se encogieron de hombros — de ahí el Reglas de recorte de deportes juzgados.
11. Fábrica A: mitad media dentro de mm; fábrica B: dentro de mm. Mismo significar, confiabilidad opuesta: compre en A. El rango intercuartil decidió — significa solo comparar centros, nunca coherencia.
12. Mediana muy por debajo de significar delata un largo a la derecha cola: la mayoría espera corta, algunas catastróficas. Ejemplo: — mediana , significar .
13. Significa que de bebés de esa edad son más bajo (y más alto): un rango, no una talla. “Cada niño por encima de significar” es imposible — si todos los valores excedieron el significar, su promedio superaría al significar, que es a su vez: contradicción. Pero casi todo puede ser: uno muy corto El niño puede sostener el significar debajo de todos los demás. Por encima del mediana: nunca más de la mitad, por definición. Rangos no puede ser halagado; los promedios pueden.
14. Marca típica: igual, mediana para ambos. Homogeneidad del medio: B más ajustado (IQR contra ). Extremos: B wilder (rango contra ). B es una clase de estudiantes similares más algunos valores atípicos; A está distribuido uniformemente.
15. (1) ¿Es el significar o el mediana — y puede ¿Tengo el mediana? (2) ¿Cuál es el diferencial (cuartiles), así que ¿Sabes lo típico que es lo "típico"? (3) Quién fue contado — muestra tamaño y selección (el problema del fin de semana de cómo se encuentran los datos de la lección de encuesta del volumen de la escuela secundaria)?
16. Por ejemplo : mediana , significar .
17.. Verificar: . El significar es el punto donde se equilibran las desviaciones — el centro de gravedad de los datos (el problema del fin de semana del centroide del volumen de la escuela secundaria, en una dimensión).
18. En el mediana : km. en el significar : km. En : kilómetros. El mediana gana — alejándose desde allí siempre pasa más tiendas de las que se acerca, por lo que el el total sólo puede crecer.
19. : alrededor de seis pilotos por millón. En pilotos lo esperado El recuento es — cero, como descubrió el teniente Daniels. el aire Force dejó de diseñar para el hombre promedio y creó todo ajustable: asientos, pedales, correas — diseño para el desparramar, no el centro.
20. Totales: el significar. Individuo típico: el mediana. Equidad de propagación: el cuartiles (y RIQ). Contaminación: el trimmed significar. y el cierre línea: la persona promedio no existe — pero el mediana la persona casi lo hace.