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Statistics · real student question

某样本包含 36 块地,面积均值 48.00 英亩,标准差 46.44,最小值 7,Q1 为 18.02,中位数 32.50,Q3 为 57.48,最大值 248。判断分布是对称还是偏态,并用 1.5 × IQR 法则检验有无异常值。

Question

3636 块地面积(单位:英亩)的汇总统计量如下

NN均值标准差最小值Q1Q_1中位数Q3Q_3最大值
363648.0048.0046.4446.447718.0218.0232.5032.5057.4857.48248248

(a) 这个分布是对称的还是偏态的?

(b) 用 1.5×IQR1.5\times IQR 法则判断是否存在异常值。

(c) 要画出完整的箱线图,还需要哪些额外信息?

Step-by-step solution

  1. (a) 把均值和中位数比一比。 对称分布里这两个数几乎重合。这里

    均值−中位数=48.00−32.50=15.50\text{均值}-\text{中位数}=48.00-32.50=15.50

    相对于四分位之间的跨度来说,这个差距很大。均值被拉到了中位数上方,这正是右偏(正偏)分布的标志。

  2. (a) 再用到两端的距离确认一次。 最大值在中位数上方 248−32.50=215.5248-32.50=215.5 处,而最小值只在它下方 32.50−7=25.532.50-7=25.5 处 —— 右尾很长,左尾很短。另外还要注意标准差 46.4446.44 几乎和均值一样大,这也是偏态的非负数据常见的特征。

  3. (b) 计算四分位距。 IQR 衡量的是中间一半数据的离散程度;和标准差不同,它本身不会被你正要检验的那些极端值撑大:

    IQR=Q3−Q1=57.48−18.02=39.46IQR=Q_3-Q_1=57.48-18.02=39.46

  4. (b) 算出上下两条界限。 1.5×IQR1.5\times IQR 法则把界限放在四分位数之外一个半四分位距的地方:

    1.5×IQR=1.5×39.46=59.191.5\times IQR=1.5\times39.46=59.19

    下界限=Q1−59.19=18.02−59.19=−41.17\text{下界限}=Q_1-59.19=18.02-59.19=-41.17
    上界限=Q3+59.19=57.48+59.19=116.67\text{上界限}=Q_3+59.19=57.48+59.19=116.67

    对一个本来就不可能取负值的量来说,下界限是负数完全正常;它只是说明没有哪个小值够得上异常值。

  5. (b) 拿极端值和界限比对。 最小值 77 舒舒服服地落在下界限 −41.17-41.17 之内,所以不存在偏低的异常值。最大值 248248 则远远超过上界限 116.67116.67 —— 它在 Q3Q_3 之上超过 4.84.8 个四分位距 —— 所以至少存在一个偏高的异常值。

  6. (c) 说清这份汇总统计量给不了什么。 五数概括确定了箱体(Q1Q_1、中位数、Q3Q_3),也说明 248248 必须单独画成一个异常值点。它没有告诉我们的是上须画到哪里为止,因为须必须终止在仍小于 116.67116.67 的最大观测值上,而这个值不在表里。你需要拿到各条原始数据(至少是最大的那个非异常值)—— 而且介于 116.67116.67 与 248248 之间的其他值也存在同样的问题。

Answer

右偏;界限为 −41.17 和 116.67,所以最大值 248 是异常值\text{右偏;界限为 }-41.17\text{ 和 }116.67\text{,所以最大值 }248\text{ 是异常值}

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