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z-Wert (Standardwert)

Ein z-Wert misst, wie viele Standardabweichungen ein Wert über oder unter dem Mittelwert liegt. z = (x − μ) / σ. Wird zum Vergleich von Werten über Verteilungen hinweg und zum Nachschlagen von Wahrscheinlichkeiten verwendet.

Ein z-Wert (Standardwert) ist der Abstand eines Werts vom Mittelwert, ausgedrückt in Einheiten von Standardabweichungen:

z=xμσz = \frac{x - \mu}{\sigma}

(für Stichprobendaten xˉ\bar{x} und ss verwenden).

Ein z-Wert von +2+2 bedeutet „zwei Standardabweichungen über dem Mittelwert“; 1.5-1.5 bedeutet „1,5 darunter“.

Mit z-Werten kann man:

  • Werte aus verschiedenen Verteilungen vergleichen — ein Kind mit 80 Punkten in Test A (μ=70,σ=5\mu=70, \sigma=5) ist beeindruckender (z=2) als 80 in Test B (μ=75,σ=10\mu=75, \sigma=10, z=0,5).
  • Wahrscheinlichkeiten nachschlagen in einer Standardnormaltabelle — P(Z<1.96Z < 1.96) ≈ 0,975, die Grundlage des 95-%-KI.
  • Ausreißer erkennen — per Konvention markiert z>3|z| > 3 eine ungewöhnliche Beobachtung in annähernd normalverteilten Daten.

Die Standardisierung (z-Transformation) ist zudem ein grundlegender Vorverarbeitungsschritt im maschinellen Lernen: Werden die Eingaben auf Mittelwert 0 und Standardabweichung 1 skaliert, hilft das dem Gradientenabstieg zu konvergieren und verhindert, dass Merkmale mit größeren Einheiten (z. B. Einkommen in Dollar vs. Alter in Jahren) distanzbasierte Modelle dominieren.