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八年级下册 · 第二十四章 数据的分析

24.1 数据的集中趋势

一组数据“一般在什么水平”,可以用一个数来说。平均数、中位数、众数都能说,但说法不一样:有一个特别大的数混进来时,它们的反应完全不同。

本节导读 先修:小学平均数、12.1 统计调查 · 本节路线

要用到:小学的平均数(总数 ÷ 个数)和百分数;总体、样本、简单随机抽样(回看 12.1);频数分布表、组距(回看 12.2)。

  1. 从“一个人读得特别多”进入:平均数会被拉走。
  2. 加权平均数:各项重要程度不同,用“权”;分母是权的和。
  3. 分组数据的平均数:以各组人数(频数)为权,一般不能把各组平均数直接再平均。
  4. 中位数:先排序,奇数个取正中间,偶数个取中间两个的平均数。
  5. 众数:出现次数最多的数据,可能不止一个,也可能没有。
  6. 三个统计量怎么选;用样本估计总体。

阅读小组 9 位同学记下了上周的课外阅读时间。前 8 位是 \(2,3,3,4,4,5,5,6\)(单位:小时),第 9 位小林读得多一些。点按钮换小林的时间,看红色虚线(平均数)往哪走:

如果小林读了 \(30\) 小时,9 人的平均数约是 \(6.89\) 小时。9 人里有几人的阅读时间超过这个平均数?

A。只有小林自己超过 \(6.89\);其余 8 人都不超过 \(6\) 小时。总时间 \(32+30=62\),\(62\div9\approx6.89\):小林一个人把平均数拉高了。选 C 是以为“平均数上下各占一半”。

这时说“大家平均读了 \(6.89\) 小时”并不能代表大多数人。排在正中间的数(第 5 个)是 \(4\),它不管小林读多少都不变。这一节要回答:描述“一般水平”有哪几种数?各自什么时候好用?

1. 先认识几个词:平均数、权、加权平均数

前置知识:小学的平均数。\(n\) 个数据 \(x_1,x_2,\dots,x_n\) 的平均数记作 \(\bar x\)(读作“x 拔”):\(\bar x=\dfrac{x_1+x_2+\cdots+x_n}{n}\),它反映数据的平均水平。

有时几项数据的重要程度不同。比如一次招新,笔试、面试、实操的成绩是 \(70,80,95\),社团觉得实操更重要。给每一项配一个数表示它有多重要,这个数叫权(“权”原来指秤锤)。把平均数看成天平的平衡点,点下面几组权,看平衡点怎么移:

直觉微图解 ①权像砝码:哪一项的权大,平衡点就偏向哪一项

\(\bar x=\dfrac{\color{#2F7A56}{\underbrace{x_1w_1+x_2w_2+\cdots+x_nw_n}_{\text{每个数乘它的权,再相加}}}}{\color{#B5452F}{\underbrace{w_1+w_2+\cdots+w_n}_{\text{除以权的和}}}}\)

这叫 \(x_1,\dots,x_n\) 的加权平均数,\(w_1,\dots,w_n\) 是它们的权。权可以写成比、百分数、人数(频数)等;权都相等时,就是普通平均数。

核心概念 ②分母是“权的和”

权是 \(2:3:5\) 时分母是 \(10\)。权是百分数 \(30\%,30\%,40\%\) 时,权的和是 \(100\%=1\),分母是 \(1\),所以只要乘完相加——但心里要知道“除以了 1”。

核心概念 ③同样的成绩,权不同,名次可能变

权反映“看重什么”。换一套权,加权平均数就变;两个人的高下也可能反过来(见例 1)。

试着用四步想问题:读懂题意 → 想办法 → 执行并检查 → 回头看。卡住时按需展开提示。

例 1(示范:跟老师走一遍思考过程)

学校评“读书达人”,看三项:阅读量、读书笔记、分享展示。甲三项得分 \(90,75,84\),乙三项得分 \(80,88,86\)。按 \(5:3:2\) 的权计算,谁的得分高?如果三项一样重要呢?

① 读懂题意:同一组数据,要算两种平均数:一种带权 \(5:3:2\),一种不带权。

提示 1:分母是多少

权的和是 \(5+3+2=10\);不带权时就是除以 \(3\)。

看完整示范
② 想办法:每项分乘对应的权,加起来,再除以权的和。
③ 执行:甲:\(\dfrac{90\times5+75\times3+84\times2}{10}=\dfrac{843}{10}=84.3\);乙:\(\dfrac{80\times5+88\times3+86\times2}{10}=\dfrac{836}{10}=83.6\)。按 \(5:3:2\),甲高。三项一样重要时:甲 \(\dfrac{249}{3}=83\),乙 \(\dfrac{254}{3}\approx84.67\),乙高。
执行中检查:甲的阅读量 \(90\) 最突出,阅读量的权最大,所以加权后甲占便宜,方向对 ✓。

④ 回头看:结论跟着权变。题目给了权,就必须按权算;说“谁更好”之前先问“看重什么”。

自己试试:学期总评中,平时、期中、期末成绩分别占 \(20\%\)、\(30\%\)、\(50\%\)。小雨三项是 \(95,80,86\) 分,她的总评是多少?

B。\(95\times20\%+80\times30\%+86\times50\%=19+24+43=86\)(权的和是 \(100\%\),分母为 \(1\))。A 是不看权的普通平均数 \(261\div3\);C 是三项直接相加;D 只算了期末那一部分。

2. 核心点:分组数据的平均数,以人数为权

一班 \(40\) 人数学平均 \(80\) 分,二班 \(10\) 人平均 \(90\) 分,两个班合起来平均多少?“\((80+90)\div2=85\)”是错的:一班人多,它在总分里占的分量大。合起来的平均数 \(=\dfrac{\text{总分}}{\text{总人数}}=\dfrac{80\times40+90\times10}{50}=82\),正是以人数为权的加权平均数。

直觉微图解 ②人多的那组更“重”,合起来的平均数靠近它

先分组算、再按人数合成,这种算法叫分布式计算的简单形式。各组人数也可以换成各组人数所占的比值(叫频率),作用一样。

只有频数分布表、不知道每个原始数据时,用每组的组中值(这一组两个端点的平均数)代表这一组,以频数为权求平均数。这样算出的是近似值。

自己试试:调查 25 名同学每天的睡眠时间,\(6\le x<7\) 的 5 人,\(7\le x<8\) 的 12 人,\(8\le x<9\) 的 8 人(单位:小时)。估计这 25 人的平均睡眠时间。

提示

三组的组中值是 \(6.5,7.5,8.5\),权是 \(5,12,8\),分母是 \(25\)。

A。\(\dfrac{6.5\times5+7.5\times12+8.5\times8}{25}=\dfrac{190.5}{25}=7.62\)。每组用组中值代替,所以只是估计值,C 错。B 是把三个组中值直接平均,没有按人数加权。

3. 核心点:中位数,先排序再找中间

把一组数据按从小到大(或从大到小)排列,处在中间位置的数叫中位数。数据个数是奇数时,就是正中间那个数;是偶数时,取中间两个数的平均数。排好序后,中位数所在的中间位置左右两侧的数据个数相同,它反映数据的中间水平。(注意:有重复的数时,严格大于中位数和严格小于中位数的数据不一定一样多,如 \(1,1,1,2,3\) 的中位数是 \(1\),没有比它小的。)

直觉微图解 ③不排序找到的“中间”不算数

例 2(示范)

8 位同学某天睡前用手机的时间(单位:分钟):\(35,20,60,15,40,25,90,30\)。求平均数和中位数,并说说哪个更能代表“多数人”。

提示:第一步写什么

先把 8 个数从小到大写一遍;8 是偶数,中位数要用第 4、第 5 个。

看完整示范
排序:\(15,20,25,30,35,40,60,90\),共 8 个。
计算:中位数 \(=\dfrac{30+35}{2}=32.5\);平均数 \(=\dfrac{315}{8}=39.375\)。
检查:中位数左边 4 个、右边 4 个 ✓。平均数比 5 个人的时间都长,是被 \(90\) 和 \(60\) 拉上去的。

回头看:偶数个数据的中位数 \(32.5\) 不在原数据里,这很正常。有特别大的数时,中位数更能代表多数人。

自己试试:一组数据 \(9,4,7,12,4,10,6\) 的中位数是多少?

B。排序得 \(4,4,6,7,9,10,12\),7 个数,第 4 个是 \(7\)。A 是没排序,直接取原来的第 4 个;C 是把奇数个当成偶数个,取了 \(6\) 和 \(7\) 的平均;D 是出现最多的数(众数),不是中位数。

4. 核心点:众数,出现次数最多的数据

一组数据中出现次数最多的数据叫众数。几个数据出现次数并列最多时,它们都是众数;每个数据都只出现一次时,这组数据没有众数。众数答的是数据本身,不是它出现了几次。

直觉微图解 ④点图里最高的那一摞

众数还能用于不是数的数据:全班投票选春游地点,得票最多的“植物园”就是众数,这时平均数、中位数都没法求。

自己试试:鞋店一周卖出某款运动鞋:\(37\) 码 8 双,\(38\) 码 15 双,\(39\) 码 15 双,\(40\) 码 6 双。销售尺码的众数是什么?

C。\(38\) 码和 \(39\) 码都卖了 15 双,并列最多,两个都是众数。A 写成了次数;B 漏了 \(39\);D 是以为“并列就没有众数”。

5. 核心点:三个数怎么选

平均数

用到每一个数据,信息最全;但容易被极端值(和其余数据差得很远的数)拉走。

中位数

只看排在中间的,不怕极端值;但没有用上每个数据的大小。

众数

关心“最多的是哪个”时用(进货、投票);各数据次数差不多时,它代表性差。

例 3(示范:选统计量)

某楼 9 户一个月的用电量(单位:千瓦时):\(80,85,90,90,95,100,105,110,600\),最后一户在家开了小作坊。要说“这栋楼一户一般用多少电”,用哪个数?

看完整示范
算一算:平均数 \(=1355\div9\approx150.6\),中位数是第 5 个 \(95\),众数 \(90\)。
看数据:\(600\) 是极端值;9 户里有 8 户不超过 \(110\),平均数 \(150.6\) 比它们都大。
结论:有极端值,问的是“一般水平”,用中位数 \(95\) 更合适。

回头看:说理三句话:数据有没有极端值;问题关心平均水平、中间水平还是“最多的”;所以选哪个。

用样本估计总体:从全校随机抽取 50 名同学,算出平均每周运动 \(5.2\) 小时,就可以说“估计全校同学平均每周运动大约 \(5.2\) 小时”。前提是样本随机抽取(回看 12.1);换一个样本结果可能不同,样本大一些估计更可靠。

6. 用之前必查:三大翻车现场

翻车现场 ①(最高频!)把两组平均数直接再平均
❌ 典型错解:40 人平均 80 分、10 人平均 90 分,合起来“\((80+90)\div2=85\)”。
✅ 看图秒懂:80 分那组有 40 人,分量是另一组的 4 倍,平衡点在 \(\dfrac{80\times40+90\times10}{50}=82\)。合并时应按人数加权;人数相同能保证直接平均正确。人数不同但两组平均数相同时,直接平均也正确。
翻车现场 ②求中位数忘了排序,偶数个只取一个
❌ 典型错解:\(6,9,2,8\) 的中位数是“\(9\)”或“\(2\)”。
✅ 一眼看清:先排序 \(2,6,8,9\),偶数个,取中间两个的平均:\((6+8)\div2=7\)。
翻车现场 ③众数写成次数,以为众数只有一个
❌ 典型错解:\(5,5,5,7,8\) 的众数是“\(3\)”;\(1,1,2,2,3\) “没有众数”。
✅ 一眼看清:第一组众数是 \(5\)(出现 3 次);第二组 \(1\) 和 \(2\) 都出现 2 次,都是众数。
再深一点(可跳过):两端各去一个,什么可能不变?

一组至少3个数据先排序,再去掉一个最大值和一个最小值。平均数、众数、中位数哪些可能改变?能说明中位数的情况吗?

想好后看解释

平均数和众数可能改变,也可能不变。中位数不变:奇数个时原来的中间项仍在中间;偶数个(至少4个)时原来的中间两项仍是中间两项。截尾平均能减少极端值影响,但仍须按剩余数据计算。

① 拖动数据点:平均数和中位数谁先动?

7 个数据。拖动圆点(或点一下圆点再用方向键)改变数据。红色虚线是平均数,绿色实线是中位数。试着把最右边的点拖到最远。

② 改权:同样三项成绩,总评跟着变

笔试 \(70\)、面试 \(92\)、实操 \(80\)。拖动下面三条滑轨上的圆点改各项的权(\(0\) 到 \(5\)),上面每摞方块的个数就是权,红三角是加权平均数。

③ 进阶:两组合并,平均数落在哪

在数轴上拖动两组的平均数 \(a_1\)、\(a_2\),在滑轨上拖动两组人数 \(n_1\)、\(n_2\)。实心红三角是合并后的平均数,空心三角是两个平均数直接平均。

④ 自主用水探究:我列表、我计算

为同一种用途自拟或读取无身份的每日用水量。每次观察的统计时长相同;同一组统一单位,不填姓名等个人资料。你可以录原始数据,也可以自己先整理成“值、频数”表,频数是该用量出现的次数。

原始数据用逗号或换行分项,1—20项;频数表每行写“水量,频数”,1—20行。频数为0—1000的非负整数,总频数必须大于0。水量在0—10000之间,约分后分母不超过100。数值支持整数、小数、整数分数;首尾/分数线两侧可空格,不能拆数字或写算式/指数/单位。支持全角数字和负号“−”;整数块最多120位、小数最多100位,核对精确值。

本轮记录(最多8组)

勾选2—6组作合并计算,视为互不重叠的观察;同一批不要重复计入。先统一用途、时长和单位。两组、三组以上都可试。

全部数据、计算和解释只在本页内存中,刷新清除,不进入学习账本,也不认证实物或同伴活动经历。

从易到难排好了。卡住时先展开提示。

直接用

1. 数据 \(15,18,12,18,20,16\) 的中位数和众数分别是多少?

A。排序:\(12,15,16,18,18,20\),中位数 \((16+18)\div2=17\);\(18\) 出现两次,众数 \(18\)。B 是偶数个只取了较大的那个;C 是没排序,取原来第 3、4 个 \(12\) 和 \(18\) 的平均;D 是众数写成了次数。

2. 歌唱比赛按唱功、台风、创意 \(5:2:3\) 计总分。小美三项得分 \(90,80,70\),她的总分是多少?

B。\(\dfrac{90\times5+80\times2+70\times3}{5+2+3}=\dfrac{820}{10}=82\)。A 是没加权;C 是忘了除以权的和 \(10\);D 只看了最重要的一项。

易错

3. 甲班 \(30\) 人平均身高 \(158\) cm,乙班 \(20\) 人平均身高 \(168\) cm。两班合起来平均身高是多少?

提示

先算两班身高的总和,再除以总人数 \(50\)。

B。\(\dfrac{158\times30+168\times20}{50}=\dfrac{4740+3360}{50}=162\)。A 是两个平均数直接平均(翻车现场 ①);C 是把两班人数配反了:\(\dfrac{158\times20+168\times30}{50}=164\)。

4. 下面说法正确的是哪一个?

提示

每个说法都试着找一个反例:偶数个数据、每个数只出现一次、有一个特别大的数。

C。\(1,1,2,2\) 有两个众数。A:\(1,2,3,4\) 的中位数 \(2.5\) 不在数据里;B:\(1,2,3\) 没有众数;D:\(1,2,3,30\) 的平均数 \(9\),只有 \(30\) 比它大。平均数不保证上下一样多;排序后中间位置两侧的数据个数相同,说的是中位数所在的位置。

5. 测得某路口 30 辆车的车速:\(40\le v<50\) 的 6 辆,\(50\le v<60\) 的 15 辆,\(60\le v<70\) 的 9 辆(单位:km/h)。下面说法对的是:

提示

每组用组中值 \(45,55,65\) 代表;它们能代表每辆车的真实车速吗?

A。\(\dfrac{45\times6+55\times15+65\times9}{30}=\dfrac{1680}{30}=56\),但组中值只是代表,结果是估计值,所以 B 错。C 没有按每组车辆数加权。

挑战

6. 某车队 10 位司机一天的接单数:\(12,14,15,15,15,16,17,18,20,48\)。车队想定一个奖励标准,让大约一半司机能达到,应该参考哪个数?

提示 1:先把三个数算出来

平均数 \(=190\div10\);中位数是第 5、6 个的平均;众数看出现最多的。

提示 2:逐个检验

以每个数为标准,数一数有几人达到(接单数不少于它)。

B。以 \(15.5\) 为标准,\(16,17,18,20,48\) 共 5 人达到,正好一半。以平均数 \(19\) 为标准只有 2 人(\(48\) 把平均数拉高了);以众数 \(15\) 为标准有 8 人;以 \(48\) 为标准只有 1 人。

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