Szórásnégyzet
A szórásnégyzet azt mutatja meg, mennyire szóródnak az értékek a statisztikai adathalmazunkban. A szórásnégyzetet néha varianciának is nevezik.
Mi a szórásnégyzet
Nézd meg a következő táblázatot, amely tíz kiválasztott 8. b osztályos tanuló év végi jegyeit mutatja. Két tantárgy érdekel minket: a matematika és a történelem.
| Név | Matematika | Történelem |
|---|---|---|
| Tamás | 4 | 2 |
| Márton | 5 | 5 |
| Gergely | 4 | 5 |
| Miklós | 4 | 5 |
| Júlia | 4 | 3 |
| Lilla | 5 | 2 |
| András | 4 | 1 |
| Lukács | 4 | 5 |
| Petra | 4 | 4 |
| János | 3 | 2 |
Látjuk, hogy a legtöbb tanulónak matematikából négyese van, néha valakinek ötöse vagy hármasa. Ezzel szemben a történelem oszlopában teljes a káosz – a jegyek az egyestől az ötösig szóródnak, és egyik jegy sem uralkodik érezhetően. A történelemjegyek tehát jobban szóródnak, mint a matematikajegyek.
Ha kiszámoljuk a matematikajegyek átlagát, 4,1-et kapunk. Látjuk, hogy az értékek többsége viszonylag közel van ehhez az értékhez. Történelemből ezzel szemben 3,4 az átlag, és a jegyek többsége nincs közel ehhez az értékhez.
Hogyan fejezhetnénk ki számmal ezt a szóródást?
Hogyan számoljuk ki a szórásnégyzetet
Az előző táblázat adatait ábrázoljuk grafikonon, és csak a történelemjegyeket jelenítjük meg.
Az x tengelyen ismét a tanulók szerepelnek (ezúttal név nélkül, tehát tegyük fel, hogy 1 = Tamás, 2 = Márton stb.). Az y tengelyen az év végi jegyek vannak. Az y = 3,4 egyenes az átlagot jelöli.
A szórásnégyzetet az átlagtól mért távolságok négyzeteinek átlagaként számoljuk ki. Ez titokzatosan hangzik, de egyszerű. Az x négyzetét elképzelhetjük egy x oldalhosszúságú négyzet területeként. A grafikonunkban tehát olyan négyzeteket szerkesztünk, amelyeknek az oldala az érték átlagtól mért távolságával egyenlő:
A grafikonon négy ilyen négyzet látható, az összes nem férne el. Látjuk, hogy Júlia elég közel van az átlaghoz, ezért a négyzete kicsi. András ezzel szemben messze van az átlagtól, ezért a négyzete nagy. Ha az összes négyzetet megszerkesztenénk, és kiszámolnánk ezeknek a négyzeteknek az átlagos területét, megkapnánk a szórásnégyzetet.
Ha adott egy X = [x1, …, xN] értékhalmaz, ahol
Vagy összeggel így:
Miért éppen
Az adathalmazunk szórásnégyzete tehát:
A szórásnégyzet (variancia) 2,24. A matematikajegyek szórásnégyzete így nézne ki:
A szórásnégyzet (variancia) 0,29. Látjuk, hogy ennél az adathalmaznál a szórásnégyzet – a várakozásnak megfelelően – sokkal kisebb.
Hogyan számoljuk ki a szórásnégyzetet Excelben
A magyar és az angol Excelben erre a VAR függvény szolgál, illetve valamelyik változata. Például a VAR.S függvény (az angolban VAR.P) paraméterébe a cellák kijelölt tartományát írjuk be.