中位數、四分位、眾數、中程數、平均數、範圍值計算

輸入一組數據,快速計算它們的中位數、四分位、眾數、中程數、平均數、範圍值。

中位數、四分位、眾數、中程數、平均數、範圍值計算

中位數

四分位

眾數

中程數

平均數

範圍值

假設給定一組數據 \( D = \{d_1, d_2, d_3, ..., d_n\} \),我們可以通過以下步驟計算數據的各項統計值。

中位數(Median)

中位數是將一組數據按從小到大的順序排列後,處於中間位置的數。如果數據的個數是奇數,中位數是中間的數;如果數據的個數是偶數,中位數是中間兩個數的平均值。

計算公式

  • 若數據個數為奇數,中位數為第 \(\frac{n+1}{2}\) 個數。
  • 若數據個數為偶數,中位數為第 \(\frac{n}{2}\) 和第 \(\frac{n}{2} + 1\) 個數的平均值。

四分位數(Quartiles)

四分位數將數據集分為四個相等的部分:

  • 第一四分位數(\(Q1\)):數據集下四分之一的位置,即數據集的中位數的下半部分的中位數。
  • 第二四分位數(\(Q2\)):即中位數。
  • 第三四分位數(\(Q3\)):數據集上四分之一的位置,即數據集的中位數的上半部分的中位數。

眾數(Mode)

众眾數是數據中出現次數最多的數。如果存在多個出現次數相同的數,這組數據有多個眾數;如果沒有數出現超過一次,則沒有眾數。

中程數(Midrange)

中程數是數據集中的最大值最小值的平均值。公式為: \( \text{Midrange} = \frac{\text{最大值} + \text{最小值}}{2} \)

平均數(Mean)

平均數是所有數據的總和除以數據個數。公式為: \( \text{Mean} = \frac{\sum_{i=1}^{n} d_i}{n} \)

範圍值(Range)

範圍值是數據集中最大值和最小值的差值。公式為: \( \text{Range} = \text{最大值} - \text{最小值} \)

示例

例子 1:給定數據集 \( D = \{1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15\} \),求它們的中位數、四分位數、眾數、中程數、平均數、範圍值。

解答:

1. 中位數:

數據個數是 8(偶數),中位數是第 4 個和第 5 個數的平均值:\( \text{Median} = \frac{7 + 9}{2} = 8 \)

2. 四分位數:

第一四分位數 \( Q1 \):中位數的下半部分是 \( \{1, 3, 5, 7\} \),其中位數為 4。

第二四分位數:所有數據的中位數,即 8。

第三四分位數 \( Q3 \):中位數的上半部分是 \( \{9, 11, 13, 15\} \),其中位數為 12。

3. 眾數:

該數據集沒有重複值,因此沒有眾數。

4. 中程數:

\( \text{Midrange} = \frac{15 + 1}{2} = 8 \)

5. 平均數:

\( \text{Mean} = \frac{1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 + 13 + 15}{8} = \frac{64}{8} = 8 \)

6. 範圍值:

\( \text{Range} = 15 - 1 = 14 \)

例子 2:給定數據集 \( D = \{2, 4, 4, 6, 8, 8, 10\} \),求它們的中位數、四分位數、眾數、中程數、平均數、範圍值。

解答:

1. 中位數:

數據個數是 7(奇數),中位數是第 4 個數:\( \text{Median} = 6 \)

2. 四分位數:

第一四分位數 \(q1 \):中位數的下半部分是 \( \{2, 4, 4\} \),其中位數為 4。

第二四分位數:所有數據的中位數,即 6。

第三四分位數 \( Q3 \):中位數的上半部分是 \( \{8, 8, 10\} \),其中位數為 8。

3. 眾數:

出現次數最多的是 4 和 8,因此眾數是 4 和 8。

4. 中程數:

\( \text{Midrange} = \frac{10 + 2}{2} = 6 \)

5. 平均數:

\( \text{Mean} = \frac{2 + 4 + 4 + 6 + 8 + 8 + 10}{7} = \frac{42}{7} = 6 \)

6. 範圍值:

\( \text{Range} = 10 - 2 = 8 \)