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Statistics · real student question

A 組資料為 6、10、10、11、11、11、12、12、12、12、12、13、13、13、14、14、18,B 組資料為 6、7、8、9、10、11、11、12、12、12、13、13、14、15、16、17、18。兩組平均數都是 12。哪一組的變異比較大?

Question

A 組資料:

6, 10, 10, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 12, 12, 13, 13, 13, 14, 14, 186,\ 10,\ 10,\ 11,\ 11,\ 11,\ 12,\ 12,\ 12,\ 12,\ 12,\ 13,\ 13,\ 13,\ 14,\ 14,\ 18

B 組資料:

6, 7, 8, 9, 10, 11, 11, 12, 12, 12, 13, 13, 14, 15, 16, 17, 186,\ 7,\ 8,\ 9,\ 10,\ 11,\ 11,\ 12,\ 12,\ 12,\ 13,\ 13,\ 14,\ 15,\ 16,\ 17,\ 18

兩組都有 1717 筆資料,平均數都是 1212。求各自的母體標準差,並說明哪一組的變異比較大。

Step-by-step solution

  1. 先看兩組資料的共通之處。 兩組都有 n=17n = 17 筆資料、總和都是 204204,所以平均數都恰為 1212;而且兩組都從 66 排到 1818 — 平均數與全距都一模一樣。這兩個量都分不開它們,正因如此才需要標準差。

  2. 算 A 組的偏差平方和。 對 1212 的偏差大多是 00 或 ±1\pm 1,另外有兩個極端值落在 ±6\pm 6:

    ∑(x−12)2=36+2(4)+3(1)+0+3(1)+2(4)+36=94\sum (x-12)^2 = 36 + 2(4) + 3(1) + 0 + 3(1) + 2(4) + 36 = 94

  3. 算 B 組的偏差平方和。 這裡的數值從 66 到 1818 均勻遞增,所以偏差依序是 −6,−5,−4,−3,−2,−1,−1,0,0,0,1,1,2,3,4,5,6-6, -5, -4, -3, -2, -1, -1, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6:

    ∑(x−12)2=2(36+25+16+9+4+1)+1+1=184\sum (x-12)^2 = 2(36 + 25 + 16 + 9 + 4 + 1) + 1 + 1 = 184

  4. 兩組都換算成母體標準差。 兩組的除數同樣是 n=17n = 17:

    σA=9417=5.5294≈2.35,σB=18417=10.8235≈3.29\sigma_A = \sqrt{\frac{94}{17}} = \sqrt{5.5294} \approx 2.35, \qquad \sigma_B = \sqrt{\frac{184}{17}} = \sqrt{10.8235} \approx 3.29

  5. 比較並解釋差異的來源。 因為 3.29>2.353.29 > 2.35,所以B 組的變異比較大。從結構上看,A 組把大部分資料堆在 1111–1313 之間,只有兩個孤立的極端值;B 組則把數值均勻地攤在整個範圍上 — 因此即使兩組的平均數、筆數與全距都相同,B 組一個典型的數值離 1212 仍比 A 組遠得多。

Answer

σA≈2.35,σB≈3.29 ⇒ B 組的變異比較大\sigma_A \approx 2.35, \quad \sigma_B \approx 3.29 \ \Rightarrow \ \text{B 組的變異比較大}

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