ある都市で、 日間の最高気温を摂氏(単位は ℃)で記録したデータを変量 とする。 のデータの分散は であった。
この 日間の最高気温を華氏(単位は °F)で表した値を変量 とすると、
が成り立つ。変量 のデータの分散を求めよ。
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
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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。
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。
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
平均を求める:
分散を求める:( は関係しない)
標準偏差を求める:(必要なら を先に求める)
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。
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:
分散にも を足して としてしまう誤り。正しくは、偏差を作るときに は消えるので (例: なら分散は変わらない)。
分散を 倍して としてしまう誤り。正しくは偏差が 倍になり、それを 2 乗するので (例: なら分散は 倍)。
のときに標準偏差を として負の値にしてしまう誤り。正しくは (例:, なら で、 ではない)。
平均の変換で を忘れて としてしまう誤り。正しくは各値に が加わるので 。
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。
ある都市で、 日間の最高気温を摂氏(単位は ℃)で記録したデータを変量 とする。 のデータの分散は であった。
この 日間の最高気温を華氏(単位は °F)で表した値を変量 とすると、
が成り立つ。変量 のデータの分散を求めよ。
ある町で 日間、毎日正午の気温を摂氏()で測った。その値を変量 とすると、 のデータの標準偏差は であった。
この気温を華氏()に直した値を変量 とすると、各日について
が成り立つ。 のデータの分散を求めよ。
ある地点で 日間、正午の気温を摂氏(単位 )で測った。その変量を とすると、 のデータの平均値は 、分散は であった。
この気温を華氏(単位 )で表した変量を とすると、
という関係がある。 のデータの標準偏差を求めよ。
10 人の生徒が受けたテストの得点を とする。これらについて
が成り立っている。
定数 ()を用いて、各得点を と変換したところ、変換後のデータ の平均値は 、分散は になった。このとき、 の値を求めよ。
変量 について 個のデータ があり、
であった。
定数 (ただし )を用いて、新しい変量 を で定める。変量 のデータ の平均値が 、標準偏差が となるとき、定数 の値を求めよ。
変量 について 個のデータ があり、
である。正の定数 と定数 を用いて と変換したところ、 の平均値は 、分散は になった。
さらに とし、同じ式で と定める。このとき、 個のデータ の分散を求めよ。
10 個の値からなる変量 のデータ があり、その分散は である。正の定数 を用いて、新しい変量 を
で定める。 のデータの平均値は であり、 の平均値は であった。
このとき、 の値を求めよ。
40 人の生徒が 100 点満点のテストを受けた。得点はすべて 以上 以下の実数で、40 人の得点のデータ の平均値は 点であった。ただし、すべての得点が等しいことはないものとする。
この得点を、定数 ()を用いて
と変換したところ、変換後のデータ の平均値は 、標準偏差は になった。ただし、標準偏差は分散(データの各値と平均値の差の 2 乗の平均値)の正の平方根とする。得点のデータとしてありうるものすべてを考えるとき、 のとりうる値の最大値を求めよ。
A組 人と B組 人が同じテストを受けた。A組の得点の平均値は 点、分散は であり、B組の得点の平均値は 点、分散は であった。
A組の各生徒の得点 だけを、定数 ()を用いて
により に変換した。変換後の A組の得点 と、変換していない B組の得点を合わせた 人分のデータの平均値は 点、分散は となった。
A組で元の得点が 点であった生徒の、変換後の得点を求めよ。ただし、分散は偏差の 乗の平均値とする。
個の値からなるデータがあり、その平均値は 、標準偏差は である。このデータに つの値 を加えて、 個の値からなるデータを作ったところ、その標準偏差は になった。正の整数 の値を求めよ。
あるテストを A 組の生徒 人と B 組の生徒 人が受けた。A 組の得点 のデータは平均値 、分散 であり、B 組の得点のデータは平均値 、分散 であった。
採点基準をそろえるため、A 組の各生徒の得点 を、定数 ()を用いて に変換した。変換後の A 組 人の得点 と、B 組 人の得点(変換しない)を合わせた 人のデータは、平均値が 、分散が となった。
このとき、定数 の値を求めよ。