あるパン屋で、 日間に売れたメロンパンの個数を調べたところ、次のようになった(単位は個)。このデータの中央値を求めよ。
代表値(平均値・中央値・最頻値)
データの平均値・中央値・最頻値を求め、使い分けられる
前提
- 平均値・中央値・最頻値 (中学数学 データの活用)
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- 平均と合計 (算数 いろいろな文章題)
- 平均値・中央値・最頻値 (中学数学 データの活用)
説明
代表値とは、たくさんの数値からなるデータの特徴を 1 つの数で表したものです。主なものに平均値・中央値・最頻値の 3 つがあります。テストの点数、通学時間、靴のサイズなどで、データ全体の「真ん中あたり」や「典型的な値」を知りたいときに使います。データの形に合わせて、どの代表値を使うのがよいかを選べるようになることも目標です。
なぜそうしてよいのか
平均値は、データの値をすべて合計し、それをデータの個数で均等に分けた値です。 個の値 の平均値を と書くと です。「全員の合計を全員で平等に分けたら 1 人分はいくらか」という考え方なので、すべての値の情報を使います。その反面、極端に大きい(または小さい)値が 1 つあるだけで、平均値は大きく引っ張られます。データが度数分布表で与えられているときは、各階級に入っている値をすべてその階級の階級値(階級の両端の値の平均、つまり階級の真ん中の値)とみなします。階級値 の値が度数 個あれば、その階級の合計は なので、 で平均値を求めます。分母は階級の数 ではなく、度数の合計(データの個数)です。なお、実際の値を階級値で置きかえているので、この値はもとのデータの平均値の近似値です。
中央値(メジアン)は、データを小さい順に並べたときに、ちょうど真ん中にくる値です。個数 が奇数なら真ん中は 1 つ( 番目)に決まります。 が偶数なら真ん中に 2 つの値( 番目と 番目)が並ぶので、その 2 つの平均を中央値とします。中央値は「順番」だけで決まるので、端の値がどれだけ極端でも変わりません。このため、所得のように一部に極端な値があるデータでは、平均値より中央値のほうが「ふつうの値」をよく表します。
最頻値(モード)は、データの中で最も多く現れる値です。「いちばん売れている靴のサイズ」のように、最もよく見られる値を知りたいときに向いています。度数分布表では、度数が最も大きい階級の階級値を最頻値とします。最も多く現れる値が 2 つ以上あれば、それらはどれも最頻値です。ただし、すべての値が 1 回ずつ(同じ回数ずつ)しか現れないときは、どの値も「特に多い」とはいえないので、最頻値はデータを代表する値として役に立ちません。
手順
データの個数 を数え、値を小さい順に並べかえる。
平均値: すべての値を合計し、個数で割る。。度数分布表なら、(階級値)×(度数) の合計を度数の合計で割る。
中央値: が奇数なら 番目の値をとる。 が偶数なら 番目と 番目の値の平均をとる。
最頻値: 各値が何回現れるかを数え、最も多く現れる値を選ぶ(度数分布表なら、度数が最大の階級の階級値を選ぶ)。すべての値が同じ回数しか現れないときは、最頻値は代表値として使えない。
目的に合わせて使い分ける。極端な値があるときは中央値、最も多い値を知りたいときは最頻値、全体の合計に意味があるときは平均値が目安になる。
例題
ある 10 人の生徒が 1 週間に読んだ本の冊数は次のとおりであった。 このデータの平均値、中央値、最頻値を順に求めよ。
例題の解答
手順1: 個数は である。小さい順に並べると となる。
手順2(平均値): 合計は なので、平均値は (冊)である。
手順3(中央値): は偶数なので、 番目と 番目の値の平均をとる。5 番目は 、6 番目は なので、中央値は (冊)である。
手順4(最頻値): 各値の個数は、 が 1 回、 が 1 回、 が 3 回、 が 1 回、 が 1 回、 が 2 回、 が 1 回である。最も多く現れるのは (3 回)なので、最頻値は (冊)である。
よって、平均値 、中央値 、最頻値 である。
答え:
よくある誤り
並べかえずに、与えられた順のまま真ん中の値を中央値としてしまう誤り。例: の真ん中の を中央値とする。正しくは小さい順に と並べてから真ん中を探し、中央値は である。
個数が偶数のときに、真ん中の 2 つのうち片方だけを中央値としてしまう誤り。例: で中央値を とする。正しくは 5 番目と 6 番目の平均 である。
最頻値として、現れた回数(度数)を答えてしまう誤り。例: が 3 回現れるので最頻値を とする。正しくは、最も多く現れる「値」そのものの が最頻値である。
度数分布表から平均値を求めるとき、各階級値を度数をかけずに足して階級の数で割ってしまう誤り。例: 階級値 の度数が のとき とする。正しくは である。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
ある部の部員 人が、先月図書室で借りた本の冊数を調べたところ、次のようになった(単位は冊)。
このデータの中央値を求めよ。ある高校の生徒 人がハンドボール投げを行った。記録は次の通りである(単位は m)。
このデータの中央値を求めよ。5 人の生徒が先月読んだ本の冊数を調べたところ、次のようになった(単位は冊)。 このデータの分散を求めよ。
ある 人の生徒が 点満点の小テストを受けたところ、得点は次のようになった。このデータの分散を求めよ。
ある店で、4 日間の最高気温 (℃)と冷たい飲み物の販売数 (本)を調べたところ、次の表のようになった。
日 1 2 3 4 22 24 26 28 30 50 90 70 と の相関係数 を求めよ。
ある店で、4 日間の最高気温 (℃)と、その日に売れたアイスクリームの個数 (個)を調べたところ、次の表のようになった。
日 1 日目 2 日目 3 日目 4 日目 (℃) (個) と の相関係数 を求めよ。
ある店で、5 日間の最高気温 (℃)と、温かい飲み物の売上本数 (本)を調べたところ、次の表のようになった。
日 1 2 3 4 5 (℃) 20 21 22 23 24 (本) 32 31 30 28 29 と の相関係数 を求めよ。
ある店で 4 週間にわたり、1 週間に配ったチラシの枚数 (単位 百枚)と、その週の来店者数 (単位 十人)を調べたところ、次の 4 組のデータ が得られた。
を で説明する回帰直線 を、残差平方和 が最小になるように(最小二乗法で)定める。このとき、決定係数
を求めよ。ただし は の平均値である。
この技能を使う問題
5 人の生徒 A, B, C, D, E に、数学と英語の小テスト(各 15 点満点)を行ったところ、得点は次のようになった。
生徒 A B C D E 数学の得点 英語の得点 変量 と の相関係数 を求めよ。
8 人の生徒が 20 点満点の小テストを受けた。得点は次の通りである(単位は点)。
ただし、 は 0 以上 20 以下の整数である。このデータの平均値は 点であり、最頻値はただ 1 つで、その値は 点である。このデータの中央値を求めよ。5 人の生徒 A, B, C, D, E について、1 週間の自宅学習時間 (時間)と小テストの得点 (点)を調べたところ、次の表のようになった。
生徒 A B C D E 変量 と の相関係数 を求めよ。
次の 個の値からなるデータがある。
ただし、 は整数で とする。このデータの最頻値はただ つで であり、中央値は である。このデータの平均値を求めよ。ある図書委員会の生徒 20 人に、先月読んだ本の冊数を調べたところ、結果は次の度数分布表のようになった。ただし、 は 0 以上の整数である。
冊数 0 1 2 3 4 5 計 人数 2 3 2 1 20 冊数の平均値が 冊であるとき、冊数の中央値を求めよ。
6 人の生徒が 1 日に解いた数学の問題数を調べたところ、次のようになった(単位は問)。
このデータの平均値が 問であるとき、このデータの標準偏差を求めよ。を独立同分布な確率変数で、それぞれ確率密度関数
をもつもの(パラメータ の指数分布)とする。 は と独立で、正の整数に値をとり
を満たす確率変数とする。
とおくとき、確率 を求めよ。5 人の生徒に 2 種類の小テストを行い、それぞれの得点を変量 , として次の表にまとめた。ただし、, は を満たす実数である。
生徒 1 2 3 4 5 変量 の平均値は 、分散は である。このとき、 と の相関係数 を求めよ。ただし、分散と共分散は、偏差の 2 乗の和や偏差の積の和をデータの個数 で割ったものとする。
ある 8 人の生徒が 10 点満点の小テストを受けた。得点はすべて 以上 以下の整数で、そのうち 6 人の得点は
であった。残りの 2 人の得点を とする。この 8 人の得点のデータについて、最頻値がただ 1 つに定まり、さらに平均値・中央値・最頻値の 3 つがすべて等しくなった。このとき、積 の値を求めよ。
7 人の生徒が 10 点満点の小テストを受けた。得点はすべて 以上 以下の整数であり、7 人の得点のデータについて次の 3 つの条件が成り立っていた。
- 平均値は 点である。
- 中央値は 点である。
- 最頻値はただ 1 つに定まり、その値は 点である。
7 人の得点を小さい順に並べたものを とするとき、組 として考えられるものは何通りあるか求めよ。
を 以上の整数とする。 から までの各整数 を、それぞれちょうど 個ずつ並べてできるデータ
を考える(値 がちょうど 個含まれ、データの大きさは である)。このデータの標準偏差が 以上となるような のうち、最小のものを求めよ。
9 個の正の整数からなるデータがある。このデータは次の 3 つの条件をすべて満たす。
- 平均値は である。
- 中央値は である。
- 最頻値はただ 1 つに定まり、その値は である( の個数は、ほかのどの値の個数よりも多い)。
このデータの最大値としてとりうる値のうち、最も大きいものを求めよ。
7 個の値からなるデータ
がある。ただし、 は を満たす実数である。このデータの平均値は 、四分位範囲は である。このとき、このデータの分散がとりうる値の最大値を求めよ。ただし、四分位数は次のように定める。データを小さい順に並べたとき、中央値より小さい側の 3 個の値の中央値を第 1 四分位数 、中央値より大きい側の 3 個の値の中央値を第 3 四分位数 とし、四分位範囲を とする。
人の生徒が小テストを受けた。得点はすべて 以上 以下の整数である。この 人の得点のデータは、次の つの条件をすべて満たしていた。
- 平均値は である。
- 中央値は である。
- 最頻値はただ つに定まり、その値は である(すなわち、 の個数は他のどの値の個数よりも多い)。
得点のデータとして考えられるものは何通りあるか求めよ。ただし、生徒の区別はせず、 個の得点の値の組(小さい順に並べたもの)が異なるものを異なるデータとして数える。
この技能の次に学べること
- 分散と標準偏差 (数学I データの分析)
- 四分位数と四分位範囲 (数学I データの分析)
- 代表値の条件を満たすデータの決定 (数学I データの分析)
- 区画法 (高校生物 生態と環境)