中五 · Statistics and Probability

分组数据的离散量度

本章度量分组数据的分散,用组距、累积频率曲线(ogive)及其相关图形。

什么是分组数据的离散量度?

当数据被分到组距里,就不能直接用每个数值。本章说明如何从频数表求平均值、方差与标准差,以及如何画和读直方图、频数多边形与累积频率曲线(ogive)。

内容标准(DSKP)

DSKP KSSM 为本章设定了以下内容标准:

核心概念

用组中点代替数值

对分组数据,每次计算都用组中点作为整个组距的代表值。

累积频率曲线

累积频率曲线让你读出中位数与四分位数,从而得到四分位距。

从表求标准差

所给的分组公式用 Σfx 与 Σfx²。含这些列的清晰频数表,让计算几乎变成机械操作。

本章如何考

试卷二给一张频数表,求平均值与标准差;或给数据画累积频率曲线,再从中读出中位数与四分位距。精心构建的表格与平滑、准确的曲线,就是分数所在。

本章在考试中提供的公式

Mean (grouped)
x̄ = Σfx / Σf
考试提供
Variance (grouped)
σ2 = Σf(x−x̄)2 / Σf = Σfx2/Σf − x̄2
考试提供
Standard deviation (grouped)
σ = √Σf(x−x̄)2 / Σf = √Σfx2/Σf − x̄2
考试提供

要避开的常见错误

  • 该用组中点时用了组界(或相反)
  • 把累积频率曲线画在错误的 x 值上
  • 从仓促、不平滑的曲线上读中位数

三个 x 值,三种用途:组中点、组界、上界

分组数据的题目专坑那些混淆一个组能提供的三个 x 值的学生。组中点,一个组下限与上限的平均,代表该组内的每个数值,是你代入平均数和标准差计算的那个 x。

组界,通过填补组与组之间半个单位的空隙得到,决定直方图每根柱的宽度,也用来辨认和计算众数组。每个组的上界是你在累积频率曲线(ogif)上用来对应累积频率的 x 值,因为到该上界为止的所有数值都已被计入。

把正确的 x 配对正确的图,分数自然到手。

从累积频率曲线读出中位数和四分位数

累积频率曲线(ogif)把频率表变成一条平滑的累积曲线,它在第二卷的主要任务是通过读图而非公式给你中位数和四分位数。总共有 N 个数值时,中位数落在 N/2 处:在纵轴累积频率上找到 N/2,画一条水平线到曲线,再竖直向下在横轴读出数值。

第一四分位数 Q1 用 N/4,第三四分位数 Q3 用 3N/4,读法相同。注意,从累积频率曲线读分组数据时用 N/4、N/2、3N/4,不是短的未分组数据所用的 (N + 1) 位置。

四分位距就是 Q3 − Q1。

用平均数和标准差一起比较两组

常见的最后一小题要你用刚算出的数字去比较两组,两个班、两台机器、两个月,满分需要把两个数字放在一起解读。平均数告诉你中心:哪一组平均更高。

标准差告诉你稳定性:标准差较小表示数值紧密聚在平均数附近,所以该组更整齐、更可预测;较大则表示数值更分散。所以平均数相同但标准差较小的班级表现更稳定,标准差较大的机器则较不可靠。

永远要说明每个数字对这个情境说明了什么,而不只是哪个更大。

一道考试式例题

一张组中点整齐的频率表,一路算到平均数和标准差。

  1. 写出每组的组中点 x(该组上下限的平均):35、45、55、65、75。
  2. 列出 fx 列:4×35 = 140,10×45 = 450,14×55 = 770,8×65 = 520,4×75 = 300。合计:Σf = 40,Σfx = 140 + 450 + 770 + 520 + 300 = 2180。
  3. 平均数 x̄ = Σfx ÷ Σf = 2180 ÷ 40 = 54.5 kg。
  4. 列出 fx² 列(f × x²):4×35² = 4900,10×45² = 20250,14×55² = 42350,8×65² = 33800,4×75² = 22500。合计:Σfx² = 123800。
  5. 方差 σ² = Σfx²/Σf − x̄² = 123800 ÷ 40 − 54.5² = 3095 − 2970.25 = 124.75。
  6. 标准差 σ = √124.75 = 11.2 kg(3 位有效数字)。

如何复习本章

常见问题

本章如何考

SPM 数学通过 数学试卷一(客观题) 与 数学试卷二(主观题) 考查本章,依据上述 DSKP 内容标准。试卷二为步骤给分,因此写出每一步很重要。

要避开的常见错误

该用组中点时用了组界(或相反); 把累积频率曲线画在错误的 x 值上; 从仓促、不平滑的曲线上读中位数.

本章在考试中提供的公式

是的,Mean (grouped)、Variance (grouped)、Standard deviation (grouped) 出现在考试提供的公式表上。本章其余内容需自行掌握。

求平均数时该用组中点还是组界?

永远用组中点,该组下限与上限的平均。组中点代表该组里的每个数值,所以它就是平均数和标准差里的那个 x。

组界只用于画直方图、累积频率曲线以及求众数组;它绝不进入平均数的计算。

画累积频率曲线时,累积频率对应的是什么?

对应每个组的上界,而不是组中点。累积频率数的是到该组顶端为止的所有数值,所以它必须落在上界之上。

还要在第一组的下界处加一个累积频率为零的起点,让曲线从横轴开始。

怎样从累积频率曲线读出中位数和四分位距?

有 N 个数值时,在累积频率轴上找到 N/2,水平读到曲线,再竖直下到横轴,得中位数。用同样方法在 N/4 读 Q1,在 3N/4 读 Q3。

四分位距为 Q3 − Q1。曲线要画得细而平滑,读数才准确。

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)· SPM: Format Pentaksiran mulai 2021, Matematik (1449)

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