データの分析の問題
ある 10 人のテストの得点を、A 組 6 人と B 組 4 人に分けて集計した。A 組 6 人の得点の平均値は 点、分散は であった。B 組 4 人の得点の平均値は 点、分散は であった。このとき、10 人全体の得点の標準偏差を求めよ。ただし、分散は偏差の 2 乗の平均値とする。
この問題で使うもの
- グループを合わせたデータの平均・分散(説明と入口の問題)
- 分散と標準偏差(説明と入口の問題)
- 根号を含む式の計算と分母の有理化(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(21 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
各組の平均値と分散から、各組の「得点の和」と「得点の 2 乗の和」を求めると、全体の分散が計算できます。
ヒント 2
を使うと、各組の 2 乗の平均値は で求められます。
ヒント 3
A 組の 2 乗の和は 、B 組の 2 乗の和は です。全体の平均値は です。あとは全体の 2 乗の平均値から を引いて分散を出しましょう。
答えと解説
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解説を読む
分散について、 が成り立つ。
A 組について
2 乗の平均値は である。よって A 組 6 人の得点の 2 乗の和は
また、得点の和は である。
B 組について
2 乗の平均値は である。よって B 組 4 人の得点の 2 乗の和は
また、得点の和は である。
10 人全体について
平均値は
2 乗の平均値は
したがって分散は
標準偏差は分散の正の平方根なので
(検算) 各組の分散の加重平均は である。各組の平均値と全体の平均値との差の 2 乗の加重平均は である。両者の和は となり、上の結果と一致する。
よって、求める標準偏差は 点である。
別解
全体の平均は 点。
全体の分散は「各組の分散の平均」と「各組の平均の分散」の和で求める。
- 各組の分散の平均:
- 各組の平均の分散:
よって全体の分散は 。
検算: 各組の得点の2乗の和を考える。A組は 、B組は 。合計は 。2乗の平均は 、これから を引くと で一致する。
標準偏差は 点。