技能一覧 › 数学I データの分析

変量の変換と平均・分散

と変換したときの平均・分散・標準偏差の変わり方を使える

前提

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算数中学高校大学大学院

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  1. 平均と合計 (算数 いろいろな文章題)
  2. 平均値・中央値・最頻値 (中学数学 データの活用)
  3. 代表値(平均値・中央値・最頻値) (数学I データの分析)
  4. 分散と標準偏差 (数学I データの分析)

説明

データの各値 を ( は定数)と一律に変換したとき、新しいデータ の平均・分散・標準偏差を、データを一つ一つ計算し直さずに元のデータの値から求められるようになります。点数の換算(たとえば 50 点満点を 100 点満点に直す)、温度の単位の換算、計算を楽にするために基準の値を引いて考える場面などで使います。

なぜそうしてよいのか

データ の平均を 、分散を とし、 とします。まず平均は となり、平均も同じ式で変換されます。

次に偏差を見ると です。 は引き算で消えてしまいます。偏差の 2 乗は なので、その平均である分散は です。標準偏差は分散の正の平方根なので となります( に注意)。

直観的には、全員に同じ数 を足すとデータ全体が平行移動するだけで散らばりは変わらず、全員を 倍すると散らばりの幅が 倍に伸び縮みする、ということです。 が負のときは並び順が逆になりますが、散らばりの大きさは負になりません。

手順

  1. 元のデータ の平均 と分散 (または標準偏差 )、変換式 の と を確認する

  2. 平均を求める:

  3. 分散を求める:( は関係しない)

  4. 標準偏差を求める:(必要なら を先に求める)

例題

あるデータ の平均値は 、分散は である。各値を と変換して得られるデータ の平均値と標準偏差を、この順に求めよ。

例題の解答

手順1:、、変換式は 、 である。
手順2:平均は 。
手順3:分散は 。
手順4:標準偏差は より ( とも一致する)。
よって、平均値は 、標準偏差は 。

答え:

よくある誤り

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

この技能を使う問題

この技能の次に学べること