集中趨勢與離散情形

一、基本概念

(一)、描述資料的兩個面向

描述一組資料時,通常需要同時回答兩個問題:集中趨勢和離散情形。

1.集中趨勢

(1).定義:資料大致集中在哪一個位置?
(2).翻譯:大多數的平凡人落在哪?
(3).統計指標:平均數、中位數、眾數。
(4).主要功能:找出資料的中心或代表值

2.離散情形

(1).定義:資料彼此之間有多大的差異?
(2).翻譯:貧富差距有多大?
(3).統計指標:全距、變異數、標準差、四分位距。
(4).主要功能:了解資料分散的程度

二、平均數

(一)、定義

平均數是將所有數值相加,再除以資料的總個數。

(二)、翻譯

我和黃仁勳平均資產破兆。

(三)、特性

1.是最常使用的集中趨勢指標。

2.容易受到極端值影響。翻譯:有錢人可以把平均收入往上拉,造成平均薪水不低,但大家體感薪水很低。

三、中位數

(一)、定義

中位數是將資料由小到大排列後,位於正中央的數值。

(二)、翻譯

把資料排隊後,站在最中間的數值。

(三)、注意

資料數量為偶數:取中央兩個數值的平均數。

(四)、特性

1.中位數將資料分成前後各50%。

2.不容易受到極端值影響。

3.資料呈現偏態或具有極端值時,中位數通常比平均數更具有代表性。
翻譯:貧富差異很大的時候,看中位數通常比平均數更能反映一般人的典型所得或資產情況。

四、眾數

(一)、定義

眾數是一組資料中出現次數最多的數值或類別。

(二)、翻譯

最常出現的答案。

(三)、特性

1.可適用於名義變項。

2.不容易受到極端值影響。

3.可以用來找出「最常見」的類別或數值。

(四)、限制

眾數只顯示最常出現的數值,無法完整反映其他資料的分布情況。

五、全距

(一)、定義

全距是資料中最大值與最小值之間的差距。

(二)、翻譯

最低值和最高值相差多少?

(三)、特性

1.計算方式簡單。

2.可以快速了解資料大致分散的範圍。

3.全距越大,通常表示資料兩端的差距越大。

4.很容易受到極端值影響:全距只使用最大值及最小值,沒有考慮其他資料。

六、變異數

(一)、定義

變異數是計算每一個數值與平均數之間的差距,將差距平方後再取平均。

(二)、翻譯

了解整組資料偏離平均數的程度。

(三)、母體變異數

σ2=∑i=1N(xi−μ)2N\sigma^2 = \frac{\sum_{i=1}^{N}(x_i-\mu)^2}{N}

其中,σ² 是母體變異數、xᵢ 是第 i 個觀察值、μ 是母體平均數、N 是母體資料總數。

(四)、樣本變異數

s2=∑i=1n(xi−x‾)2n−1s^2 = \frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2}{n-1}

其中,s² 是樣本變異數、xᵢ 是第 i 個觀察值、x̄ 是樣本平均數、n 是樣本數。

(五)、特性

1.變異數越大,表示資料通常越分散。翻譯:貧富差距大。

2.變異數越小,表示資料通常越集中。翻譯:貧富差距小。

3.所有數值完全相同時,變異數等於0。翻譯:大家都沒有差異。

七、標準差

(一)、定義

標準差是變異數的平方根。

(二)、翻譯

資料通常偏離平均數的程度。

(三)、特性

1.標準差越小,資料越集中於平均數附近。

2.標準差越大,資料越分散。

3.標準差會受到極端值影響。

4.所有數值完全相同時,標準差等於0。

八、資料轉換的影響

(一)、每個數值都加上相同常數

平均數改變,標準差不變。翻譯:普發一億,大家平均多了一億,但你和有錢人的資產差距還是相差一樣多,距離不會縮短。

(二)、每個數值都乘以2

平均數乘以2,標準差也乘以2,變異數則乘以4。翻譯:你一百萬變兩百萬,有錢人一億變兩億。

九、四分位距

(一)、定義

四分位距是第三四分位數減去第一四分位數。

(二)、翻譯

PR75跟PR25的差異有多少?也就是看中間這段資料的分布有多寬?

(三)、特性

1.只關注中間50%的資料。

2.不容易受到最高跟最低的極端值影響。

3.適合描述偏態分配或具有極端值的資料。

十、指標快速比較

指標類型代表意義是否容易受極端值影響
平均數集中趨勢所有數值的平均位置容易
中位數排序後的中央位置不容易
眾數最常出現的數值或類別不容易
全距離散程度最大值與最小值的差距容易
變異數離差平方的平均程度容易
標準差資料偏離平均數的程度容易
四分位距中間50%資料的範圍不容易