Изменение вариации. Вариационный размах и средние отклонения.
Статистические показатели для характеристики совокупности
Вариационные ряды могут различаться:
1. По тому значению признака, вокруг которого концентрируется большинство вариант.
2. По степени вариации вариант вокруг уровня, по степени отклонения от центральной тенденции ряда.
Соответственно, статистические показатели разделяются на две группы: показатели, характеризующие центральную тенденцию и показатели, измеряющие степень вариации.
К первой группе относятся мода, медиана, средняя арифметическая и средняя геометрическая. Ко второй – вариационный размах, среднее квадратичное отклонение, дисперсия, коэффициенты асимметрии и вариации.
Мода и медиана
Класс, представленный максимальной численностью, называется модальным классом (Мо).
Медиана (Ме) – это значение переменной (варианты), находящееся точно в середине ряда. Чтобы получить медиану, нужно проранжировать переменные от минимального значения к максимальному. При нечетном числе значение варианты – середина вариационного ряда. При четном – необходимо взять 2 значения вариант в середине ряда и разделить на 2.
Медиана и мода имеют в настоящее время ограниченное применение, но если обрабатываются условные единицы (например, в баллах), без них не обойтись.
Средняя арифметическая и ее свойства
Обозначается x c чертой
xср= ∑xi/n
Математические свойства средней арифметической:
1. Если каждую из вариант, для которой вычислялась средняя арифметическая, увеличить или уменьшить на определенную величину, то средняя арифметическая увеличится или уменьшится на эту же величину. (x1-a), (x2-a), (x3-a), то средняя арифметическая для этой совокупности будет равна (x-a).
2. Алгебраическая сумма отклонений отдельных вариант от средней арифметической равняется нулю.
(x1-x)+ (x2-x)..+ (xn-x)=0
3. Суммы квадратов отклонений от средней арифметической меньше суммы квадратов отклонений от любой другой величины А, не равной xср.
∑(xi-xср)2<∑(xi-A)2, если А≠xср
Взвешенная средняя арифметическая
Если выборка сложная, то можно вычислить взвешенную среднюю арифметическую, которая вычисляется по формуле:
xср=(x1n1+x2n2+x3n3…+xknk)/(n1+n2+n3…+nk),
где x1, x2, x3 – средние арифметические отдельных совокупностей, n1, n2, n3 – число членов в каждой совокупности.
Изменение вариации. Вариационный размах и средние отклонения.
Для характеристики совокупности необходимо вычислить не только среднюю арифметическую, но и величину вариационного размаха. Пример – число щенков в помете 5 норок в 3 выборках:
Как видно, несмотря на одинаковые средние арифметические, величина вариационного размаха в 3 выборках сильно различается. В данном случае лучше сравнивать варианты друг с другом или какой-то постоянной величиной, которой может служить xср.
Поэтому, чтобы охарактеризовать величину вариационного размаха, используют такие показатели, как дисперсия и среднеквадратическое (стандартное) отклонение.
Дисперсия – это сумма квадратов отклонения переменных от средней
Но в данном случае дисперсия накапливается (увеличивается) с ростом числа значений. Поэтому необходимо ее осреднить:
Среднее квадратическое отклонение – это корень квадратный из дисперсии. Оно находится по формуле:
σ = (∑(xi-xср)2/(n-1))1/2
где σ - стандартное (среднеквадратическое) отклонение.
Степени свободы:
Величина n-1 получила название число степеней свободы. Ее обозначают двумя латинскими буквами df (degree of freedom).
Средняя геометрическая
В некоторых случаях (например, при изучении темпов роста организмов и роста популяций) приходится пользоваться средней геометрической, которая находится по формуле:
xсрg= (x1*x2*x3…*xn)1/n
Основным критерием для применения средней геометрической является возрастание не путем арифметического прибавления к первоначальному значению какой-либо величины, а умножением пропорционально степени.
Так, например, если в пробах планктона получены показатели 428 и 45500, то здесь необходимо использовать среднюю геометрическую.
Коэффициент асимметрии
Коэффициент асимметрии показывает, насколько отклоняется вариационный ряд от идеала (обозначение – g1 или Кас).
g1 = ∑(xi-xср)3/nσ3
где σ - стандартное отклонение, n – количество переменных в выборке.
Коэффициент вариации
Среднее квадратическое отклонение выражается в тех же единицах, что и измеряемые величины, например, в кг или см. Для сравнения вариации различных признаков, например роста и веса в той или иной группе, применяют коэффициент вариации, т.е. по сути это переход к процентам:
v= σ*100/xср