Varianssi
Varianssi kertoo, kuinka hajallaan tilastoaineistomme arvot ovat.
Mikä on varianssi
Katso seuraavaa taulukkoa, jossa on kymmenen valitun oppilaan todistusarvosanat luokalta 8B. Meitä kiinnostavat kaksi oppiainetta, matematiikka ja historia.
| Nimi | Matematiikka | Historia |
|---|---|---|
| Eino | 9 | 5 |
| Elias | 10 | 10 |
| Leevi | 9 | 10 |
| Onni | 9 | 10 |
| Aino | 9 | 8 |
| Helmi | 10 | 5 |
| Mikko | 9 | 4 |
| Juho | 9 | 10 |
| Venla | 9 | 9 |
| Pekka | 8 | 5 |
Näemme, että useimmilla oppilailla on matematiikasta yhdeksän, silloin tällöin jollakulla on kymppi tai kasi. Historian sarakkeessa taas vallitsee täysi sekasorto — arvosanat ovat hajallaan neloselta kympille, eikä mikään arvosana ole selvästi muita yleisempi. Historian arvosanat ovat siis hajanaisempia kuin matematiikan arvosanat.
Kun lasketaan matematiikan arvosanojen keskiarvo, saadaan 9,1. Näemme, että useimmat arvot ovat melko lähellä tätä lukua. Historiassa taas keskiarvoksi tulee 7,6, eivätkä useimmat arvosanat ole lähellä sitä.
Miten ilmaisisimme tämän hajonnan luvulla?
Varianssin laskeminen
Muutetaan edellisen taulukon tiedot kuvaajaksi ja esitetään vain historian arvosanat.
x-akselilla ovat jälleen oppilaat (tällä kertaa ilman nimiä, joten oletetaan, että 1 = Eino, 2 = Elias ja niin edelleen). y-akselilla ovat arvosanat. Suora y = 7,6 esittää keskiarvoa.
Varianssi lasketaan keskiarvosta mitattujen etäisyyksien neliöiden keskiarvona. Se kuulostaa salaperäiseltä, mutta on yksinkertaista. Luvun x neliön voi kuvitella sellaisen neliön pinta-alana, jonka sivun pituus on x. Piirretään kuvaajaamme neliöt, joiden sivun pituus on yhtä suuri kuin arvon etäisyys keskiarvosta:
Kuvaajassa on esitetty neljä tällaista neliötä, kaikki eivät mahtuisi siihen. Näemme, että Aino on melko lähellä keskiarvoa, joten hänen neliönsä on pieni. Mikko taas on kaukana keskiarvosta, joten hänen neliönsä on suuri. Jos piirtäisimme kaikki neliöt ja laskisimme näiden neliöiden pinta-alojen keskiarvon, saisimme varianssin.
Jos meillä on arvojoukko X = [x1, …, xN], jossa
Tai summamerkinnällä näin:
Miksi juuri
Aineistomme varianssi olisi siis:
Varianssi on 5,84. Matematiikan arvosanojen varianssi olisi seuraava:
Varianssi on 0,29. Näemme, että tämän aineiston varianssi on odotetusti paljon pienempi.
Varianssin laskeminen Excelissä
Suomenkielisessä Excelissä siihen on funktio VAR.P (englanninkielisessä Excelissä sama nimi) tai jokin sen variantti, esimerkiksi VAR.S. Parametriksi annamme valitun solualueen.