UCZ SIĘ KROK PO KROKU

Szeregi statystyczne

Szeregi statystyczne pozwalają uporządkować dane tak, aby łatwiej je analizować. Poznaj różnice między szeregiem szczegółowym, punktowym i przedziałowym oraz zobacz przykłady ich tworzenia i wykorzystania w obliczeniach.

Wyróżniamy następujące typy szeregów statystycznych:

Teraz zdefiniujemy pojęcia, które są pogrubione na czerwono w powyższym schemacie.

Szereg szczegółowy (indywidualny, prosty, wyliczający) to ciąg liczbowych wielkości statystycznych uporządkowanych według badanej cechy (rosnąco lub malejąco).
W praktyce ma zastosowanie przy małych zbiorowościach.
Przykład.
Zbadano liczbę komputerów dla 6 gospodarstw domowych. Otrzymano wyniki: 2,4,3,1,2,3
Szereg szczegółowy to: 1, 2, 2, 3, 3, 4.

 

Tutaj opisałam jak liczyć kwartyle w szeregach szczegółowych.

Szereg rozdzielczy składa się z dwóch kolumn:

  • w pierwszej kolumnie znajdują się warianty badanej cechy(xk),
  • w drugiej kolumnie liczba jednostek zbiorowości statystycznej, która posiada dany wariant cechy (nk).

Na osobnej stronie opisałam (tutaj) jak tworzyć szeregi rozdzielcze krok po kroku jeżeli mamy podane dane.

Szeregi rozdzielcze dla cech mierzalnych dzielą się na:

  • szeregi punktowe - stosowane, gdy liczba wariantów cechy jest niewielka,
  • szeregi z przedziałami klasowymi - stosowane, gdy liczba wariantów badanej cechy jest duża.

Szereg punktowy - przykład

Liczba wizyt w teatrze

Liczba studentów

0

16

1

27

2

25

3

21

4

7

5

4

Szereg przedziałowy - przykład

Liczba dni nieobecności xi

Liczba pracowników ni

4 i mniej

100

5-9

150

10-14

200

15-19

130

20-24

120

Wzory

Co liczymy? Szereg przedziałowy
średnia  

x―=∑xi nin

wariancja s2=1N∑i=1k(x~−x―)2⋅ni
dominanta D0=x0+n0−n−1(n0−n−1)+(n0−n+1)⋅h0
mediana Q2=x0Q2+(NQ2−nisk−1)⋅hQ2nQ2

Przykład 1 - szereg szczegółowy

Co liczymy?

Szereg przedziałowy

średnia

xa―=∑i=1NxiN

wariancja

 s2=1N∑i=1k(xi−x―)2

dominanta

Najczęściej powtarzająca się wartość

mediana

Środkowa wartość
Zadanie.
Wartości temperatur (w stopniach C) zaobserwowanych w dniu 18 lipca 2009 r. o godzinie 12.00 w miastach wojewódzkich były następujące:
19, 24, 27, 27, 28, 29, 28, 29, 26, 19, 22, 25, 23, 25, 28, 26.
Na podstawie powyższych informacji należy obliczyć średnią arytmetyczną, wariancję, dominantę, medianę.

Na początku przyporządkujmy wartości rosnąco: 19, 19, 22, 23, 24, 25, 25, 26, 26, 27, 27, 28, 28, 28, 29, 29.

Średnia arytmetyczna (zwykła) wynosi:

xa―=∑i=1NxiN=19+...+2916=40516=25,31

Wariancja wynosi:

s2=1N∑i=1k(xi−x―)2=(19−25,31)2+...+(29−25,31)216=153,4416≈9,59

Średnia temperatura 18 lipca 2009 r. o godzinie 12:00 w miastach wojewódzkich wynosiła  25,31∘ C.
Dominanta
D=28.
Wśród miast wojewódzkich dominowały te, w których temperatura 18 lipca 2009 r. o godzinie 12:00 wynosiła 28∘ C.
Mediana
Szereg parzysty (n=16), więc: k=N2=162=8

Me=xk+xk+12=x8+x92=26+262=26

W połowie miast wojewódzkich temperatura 18 lipca 2009 r. o godzinie 12:00 była nie wyżza niż 26∘ C, a w połowie nie niższa niż 26∘ C.

Szereg punktowy

Co liczymy?

Szereg przedziałowy

średnia

xa―=∑xi⋅niN

wariancja

s2=1N∑i=1k(x−x―)2⋅ni

dominanta

Najczęściej powtarzająca się wartość

mediana

Środkowa wartość

 

Przykład - szereg punktowy

Rozważmy następujące dane z tabelki:

Liczba wizyt w teatrze Liczba studentów
0 16
1 27
2 25
3 21
4 7
5 4

Policzmy średnią arytmetyczną, wariancję, medianę i dominantę.

Średnia
Korzystamy ze wzoru:
xa―=∑xi⋅niNDo powyższej tabelki dokładamy kolumnę z danymi z mianownika, tzn.:

Liczba wizyt w teatrze

Liczba studentów

xi⋅ni

0

16

0

1

27

27

2

25

50

3

21

63

4

7

28

5

4

20

∑

-

188

Zatem:

x―=0⋅16+...+5⋅416+...4=188100=1,88

Wariancja
Korzystamy ze wzoru:
s2=1N∑i=1k(x−x―)2⋅ni

Tworzymy tabelkę, dodając kolumnę potrzebną do policzenia s2:

Liczba wizyt w teatrze Liczba studentów xi⋅ni (x−x―)2⋅ni
0 16 0 56,5504
1 27 27 20,9088
2 25 50 0,36
3 21 63 26,3424
4 7 28 31,4608
5 4 20 38,9376
∑ - - 174,56

Zatem:
s2=174.56100=1,7456

Mediana

Mamy łącznie n=100 elementów, więc pozycję mediany wyliczymy ze wzoru:
NQ2=n+12=1012=50,5

Mediana będzie średnią arytmetyczną 50. i 51. elementu.
Tworzymy kolumnę z wartościami skumulowanymi aby móc ocenić gdzie leży 50. i 51. element:

Liczba wizyt w teatrze

Liczba studentów

Wartości skumulowane

0

16

16

1

27

43

2

25

68

3

21

89

4

7

96

5

4

100

Widzimy, że elementy 1 do 16 to 0, 17 do 43 to 1, 44 do 68 to 2, więc szukany 50. I 51. Element to 2 i 2.
Zatem:
Me=x50+x512=2

Dominanta
Dominanta jest równa 1, gdyż jest to element o największej liczebności.

Szereg rozdzielczy - wzory

Co liczymy?

Szereg przedziałowy

średnia

x―=∑xi nin

wariancja

 s2=1N∑i=1k(x~−x―)2⋅ni

dominanta

 D0=x0+n0−n−1(n0−n−1)+(n0−n+1)⋅h0

mediana

Q2=x0Q2+(NQ2−nisk−1)⋅hQ2nQ2

Przykład - szereg rozdzielczy

Wysokość wydatków na pieczywo (w zł) podniesionych w grudniu 2009 r. przez 200 losowo wybranych gospodarstw domowych z Konina kształtowała się następująco:

Wydatki (w zł)

30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90

90-100

Liczba gospodarstw

12 25 37 62 34 22

8

Źródło: Dane umowne
W oparciu o powyższe informacje należy policzyć średnią ważoną, odchylenie standardowe i dominantę.

Tworzymy tabelkę:

Wydatki w zł (xi)

Liczba gospodarstw (ni) xi′ xi⋅ni Wartość skumul. xi−x―

(xi−x―)2⋅ni

30-40

12

35

420

12

-28,95

10057,2

40-50

25

45

1125

37

-18,95

8977,5

50-60

37

55

2035

74

-8,95

2963,7

60-70

62

65

4030

136

1,05

68,2

70-80

34

75

2550

170

11,05

4151,4

80-90

22

85

1870

192

21,05

9748,2

90-100

8

95

760

200

31,05

7712,8

∑

200

-

12790

-

-

43679,0

Średnia arytmetyczna ważona wynosi:

xa―=∑i=1kxi′⋅niN=12790200=63,95

czyli:
Przeciętne wydatki na pieczywo poniesione w grudniu 2009 r. przez losowo wybrane gospodarstwa domowe wynosiły 63,95 zł.

Odchylenie standardowe:

s(x)=∑i=1k(xi′−x―)2⋅niN=43679200=14,78

czyli:
Wydatki na pieczywo w grupie losowo wybranych gospodarstw domowych odchylały się od wydatków średnich przeciętne o 14,78 zł.

Dominanta:

D=x0+n0−n−1(n0−n−1)+(n0−n+1)⋅h0= =60+62−37(62−37)+(62−34)⋅10=64,72

czyli:
Wśród losowo wybranych gospodarstw dominowały te, które w grudniu 2009 r. przeznaczyły na pieczywo 64,72 zł.

 

Dokładne obliczenia dominanty w szeregu rodzielczym przedziałowym opisałam tutaj.

A tutaj opisałam, jak obliczyć kwartyle w szeregu przedziałowym.

Bibliografia:

  • Maksimowicz-Ajchel Alicja, Wstęp do statystyki: Metody opisu statystycznego, Warszawa, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2007, ISBN 978-83-235-0267-8
  • Stanisławek Jędrzej, Podstawy statystyki, Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2010, ISBN 978-83-7207-882-7

Komentarze

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *