Karinoya 學習室

高中 · 高中數學 定期考實驗室

資料分析(數學Ⅰ,日本高中必修的第一門數學)

可以用繁體中文閱讀題目與解說。講義(解說文章)僅有日文版。

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第1題 | 平均數

資料 2, 4, 6, 8, 10 的平均數是哪一個?

  1. 6
  2. 7
  3. 8
  4. 5
正確答案A. 6

平均數=總和÷個數=(2+4+6+8+10)/5=30/5=6。等間隔排列的資料,正中間的值會等於平均數。別忘了要除以個數 5。

第2題 | 奇數筆的中位數

資料 2, 9, 4, 7, 3 的中位數是哪一個?

  1. 5
  2. 3
  3. 4
  4. 7
正確答案C. 4

由小到大排列為 2, 3, 4, 7, 9。共 5 筆(奇數),所以取正中間的第 3 筆,中位數是 4。平均數為 25/5=5,中位數與平均數一般並不相同。別忘了要先排序。

第3題 | 偶數筆的中位數

資料 2, 5, 3, 8, 9, 7 的中位數是哪一個?

  1. 7
  2. 5
  3. 5.5
  4. 6
正確答案D. 6

由小到大排列為 2, 3, 5, 7, 8, 9。共 6 筆(偶數),所以取中間兩筆(第 3 與第 4)的平均,(5+7)/2=6。只取中間其中一筆而答 5 或 7 是錯的。

第4題 | 眾數

資料 5, 7, 7, 8, 9, 9, 9, 10 的眾數是哪一個?

  1. 8
  2. 9
  3. 8.5
  4. 7
正確答案B. 9

眾數是出現次數最多的值。9 出現 3 次,其餘都不超過 2 次,所以眾數是 9。8 是平均數、8.5 是中位數,這三個代表值是不同的東西。

第5題 | 全距

資料 3, 8, 2, 10, 7 的全距是哪一個?

  1. 7
  2. 10
  3. 5
  4. 8
正確答案D. 8

全距=最大值−最小值=10−2=8。別直接把最大值 10 當成答案,也別和四分位距混淆。只要出現一個離群值,全距就會大幅改變。

第6題 | 四分位距

資料 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 的四分位距是哪一個?

  1. 6
  2. 2
  3. 3
  4. 4
正確答案D. 4

中位數是 4。下半部 1, 2, 3 的中位數為 Q1=2,上半部 5, 6, 7 的中位數為 Q3=6。四分位距=Q3−Q1=6−2=4。別和全距(7−1=6)混淆。

第7題 | 第三四分位數

資料 1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10(由小到大、共 8 筆)的第三四分位數 Q3 是哪一個?

  1. 5.5
  2. 9
  3. 8
  4. 8.5
正確答案D. 8.5

共 8 筆,下半部是 1, 3, 4, 5,上半部是 6, 8, 9, 10。Q3 是上半部的中位數,(8+9)/2=8.5。5.5 是整體的中位數 Q2。別忘了要取上半部中間兩筆的平均。

第8題 | 盒狀圖

盒狀圖中「盒子的長度」代表的是哪一個?

  1. 標準差
  2. 與平均數的離差
  3. 全距
  4. 四分位距
正確答案D. 四分位距

盒子的左端是 Q1、右端是 Q3,所以盒子的長度代表 Q3−Q1,也就是四分位距。全距是從一端的鬚到另一端的鬚(最大值−最小值)。標準差無法從盒狀圖讀出。

第9題 | 離群值

某筆資料的第一四分位數為 10、第三四分位數為 16。若以「超過 Q3+1.5×IQR 的值視為離群值」為標準,屬於離群值的是哪一個?

  1. 24
  2. 20
  3. 12
  4. 26
正確答案D. 26

IQR=16−10=6,界線是 16+1.5×6=16+9=25。超過它的 26 就是離群值。24 與 20 都在界線 25 以下,不是離群值。別忘了要把 1.5×IQR 加在 Q3 上。

第10題 | 平均數的計算

資料 98, 102, 101, 99, 100 的平均數是哪一個?

  1. 100.5
  2. 100
  3. 99
  4. 101
正確答案B. 100

總和為 98+102+101+99+100=500,500/5=100。以 100 當假平均,各差為 −2, +2, +1, −1, 0,其平均是 0,也可看出平均數是 100。100.5 是漏掉 98 這一筆、只用其餘 4 筆求平均的值。

第11題 | 更正後的平均數

5 筆資料的平均數為 10,但其中 1 筆的值 8 是錯的,正確應為 13。正確的平均數是哪一個?

  1. 11.5
  2. 12
  3. 10.5
  4. 11
正確答案D. 11

原本的總和是 10×5=50。改正之後總和變成 50−8+13=55,平均為 55/5=11。也可以想成:多出來的 5 除以筆數 5,平均增加 1。

第12題 | 變異數的定義

資料 1, 2, 3, 4, 5 的變異數是哪一個?

  1. 10
  2. 2
  3. 4
  4. √2
正確答案B. 2

平均數是 3,各離差為 −2, −1, 0, 1, 2,變異數=(4+1+0+1+4)/5=10/5=2。別忘了要把離差平方和 10 除以筆數。√2 是標準差。

第13題 | 標準差

資料 2, 4, 6, 8 的標準差是哪一個?

  1. 5
  2. √5
  3. √10
  4. 25
正確答案B. √5

平均數是 5,變異數=(9+1+1+9)/4=20/4=5。標準差是它的正平方根,即 √5。別把變異數 5 直接當成標準差。

第14題 | 計算公式

對資料 1, 3, 5, 7,用「變異數=(平方的平均)−(平均的平方)」求變異數,結果是哪一個?

  1. √5
  2. 16
  3. 5
  4. 21
正確答案C. 5

平均數是 4,平方的平均是 (1+9+25+49)/4=84/4=21。變異數=21−4²=21−16=5。21 是停在平方的平均、16 是停在平均的平方,都是忘了相減的錯誤。用定義式算也是 5。

第15題 | 由變異數求標準差

某筆資料的變異數為 9 時,標準差是哪一個?

  1. 9
  2. 81
  3. √3
  4. 3
正確答案D. 3

標準差=√(變異數)=√9=3。81 是又把變異數平方了;√3 則是多開了一次根號。要記牢:變異數的正平方根就是標準差。

第16題 | 線性變換與標準差

變數 x 的標準差為 4 時,由 y=2x+3 決定的變數 y,其標準差是哪一個?

  1. 8
  2. 16
  3. 11
  4. 4
正確答案A. 8

y=bx+a 時標準差變為 |b| 倍,所以是 2×4=8。+3 只是把整體平移,不改變分散程度。11 是連常數也加上去、算成 2×4+3 的錯誤;16 則是與變異數的倍率 b²=4 混淆。

第17題 | 線性變換與變異數

變數 x 的變異數為 2 時,由 y=3x−2 決定的變數 y,其變異數是哪一個?

  1. 18
  2. 仍然是 2
  3. 6
  4. 4
正確答案A. 18

y=bx+a 時變異數變為 b² 倍,所以是 3²×2=18。6 是只乘了 3 倍的錯誤(那是標準差的倍率)。−2 不影響變異數。標準差是 |b| 倍、變異數是 b² 倍,兩者要分清楚。

第18題 | 合併後的平均

A 組 4 人的平均分數是 5 分,B 組 6 人的平均分數是 10 分。10 人整體的平均分數是哪一個?

  1. 7.5
  2. 8.5
  3. 7
  4. 8
正確答案D. 8

整體總分為 4×5+6×10=20+60=80 分,平均為 80/10=8 分。忽略人數而算成 (5+10)/2=7.5 是典型錯誤。要依人數加權,從總分求平均。

第19題 | 係數為負

變數 x 的標準差為 2 時,由 y=−2x+1 決定的變數 y,其標準差是哪一個?

  1. 4
  2. −4
  3. 8
  4. 2
正確答案A. 4

標準差變為 |b| 倍,所以是 |−2|×2=4。標準差代表分散的大小,不會是負的,所以 −4 是錯的;把符號變號並不改變分散的幅度。8 則是與 b²=4 倍(變異數的倍率)混淆。

第20題 | 全體加同一分數

把考試中每個人的分數都一律加 5 分時,平均數與變異數會分別如何變化?

  1. 平均數不變,變異數增加 5
  2. 平均數與變異數都增加 5
  3. 平均數增加 5,變異數不變
  4. 平均數與變異數都不變
正確答案C. 平均數增加 5,變異數不變

每個人都加上同一個值時,平均數會增加同樣的量,但每個值與平均數的差(離差)沒有改變,所以變異數與標準差維持原樣。可以想成分散的形狀只是整體平移而已。

第21題 | 平方的總和

5 筆資料的平均數為 4、變異數為 6 時,資料平方的總和 x₁²+x₂²+…+x₅² 是哪一個?

  1. 30
  2. 50
  3. 80
  4. 110
正確答案D. 110

由變異數=(平方的平均)−(平均的平方),得平方的平均=6+4²=22,所以平方的總和是 22×5=110。50 是算成 (6+4)×5 的錯誤。把公式反過來用成「平方的平均=變異數+平均的平方」即可。

第22題 | 正相關

在散布圖中,點的分布整體呈現往右上升時,可以說兩個變數之間存在的是哪一個?

  1. 因果關係
  2. 沒有相關
  3. 負相關
  4. 正相關
正確答案D. 正相關

往右上升(x 增加時 y 也有增加的傾向)是正相關,往右下降則是負相關。要注意:只憑散布圖的形狀,並不能判斷有沒有因果關係。

第23題 | r 的範圍

相關係數 r 必定落在的範圍是哪一個?

  1. −1 < r < 1
  2. −1 ≦ r ≦ 1
  3. r ≧ 0
  4. 0 ≦ r ≦ 1
正確答案B. −1 ≦ r ≦ 1

相關係數是共變異數除以兩個標準差之積,必定落在 −1≦r≦1 之內。端點 ±1 在所有點恰好排成一直線時真的會取到,所以含等號。它也可以是負值。

第24題 | r=−0.9

兩個變數的相關係數為 −0.9。散布圖的樣子,最合適的描述是哪一個?

  1. 密集在一條往右下降的直線附近
  2. 整體均勻地散開
  3. 密集在一條往右上升的直線附近
  4. 排成像曲線 y=x² 那樣的形狀
正確答案A. 密集在一條往右下降的直線附近

r 接近 −1,表示強烈的負相關,也就是點會聚集在一條往右下降的直線附近。若是往右上升,r 會是正的。r 衡量的是直線關係,所以排成拋物線狀時不會出現 −0.9 這樣的值。

第25題 | 點都在直線上

散布圖上所有的點都排在一條往右下降的直線上。此時的相關係數是哪一個?

  1. 0
  2. 1
  3. −1
  4. −0.5
正確答案C. −1

所有點排成一直線時相關係數是 ±1,往右下降則 r=−1。r=−1 表示強度已達極限的負相關;0 是沒有相關的情形,1 則是排在往右上升的直線上的情形。

第26題 | r 的計算

5 組資料 x: 1, 2, 3, 4, 5 與 y: 3, 5, 4, 7, 6,已知 x 的變異數為 2、y 的變異數為 2、共變異數為 1.6。相關係數是哪一個?

  1. 1.6
  2. 0.4
  3. −0.8
  4. 0.8
正確答案D. 0.8

r=sxy/(sx·sy)=1.6/(√2×√2)=1.6/2=0.8。若不是除以標準差(√2)而是除以變異數(2)的乘積,就會得到 0.4 這個錯誤答案。也別把共變異數 1.6 直接當成答案。

第27題 | 相關與因果

觀察到「冰淇淋的銷售額」與「中暑送醫人數」之間有很強的正相關。對此最合適的解讀是哪一個?

  1. 要減少送醫人數,只要管制冰淇淋的販售即可
  2. 相關很強,所以可以說一方是另一方的原因
  3. 冰淇淋是中暑的原因
  4. 可能是氣溫這個共同因素同時影響了兩者
正確答案D. 可能是氣溫這個共同因素同時影響了兩者

相關關係不能當作因果關係的證據。在這個例子中,較自然的想法是氣溫這第三個變數同時使兩者上升。相關的強弱(r 的大小)與有沒有因果,是兩回事。

第28題 | 負相關的例子

兩個變數之間可以認為存在負相關的組合,最合適的是哪一個?

  1. 城市人口與店家數量
  2. 氣溫與熱咖啡的銷售額
  3. 身高與體重
  4. 讀書時間與考試分數
正確答案B. 氣溫與熱咖啡的銷售額

氣溫愈高,熱咖啡的銷售額通常愈少,屬於往右下降,也就是負相關。身高與體重、讀書時間與分數、人口與店家數量,都是一方增加另一方也增加的正相關。

第29題 | 假設檢定

擲一枚硬幣 8 次,結果 8 次都是正面。若立下「這枚硬幣是公正的(出現正面的機率為 1/2)」這個假設,則連續 8 次都是正面的機率為 (1/2)⁸=1/256(約 0.4%)。以 5% 為標準時,依假設檢定的想法應如何判斷?

  1. 接受該假設,判斷硬幣是公正的
  2. 機率低於 50%,所以判斷硬幣不公正
  3. 既然機率不是 0,就判斷硬幣是公正的
  4. 棄卻該假設,判斷這是容易出現正面的硬幣
正確答案D. 棄卻該假設,判斷這是容易出現正面的硬幣

在公正這個前提之下,觀察到的結果其機率 1/256≒0.4% 小於標準 5%。與其認為極罕見的事情真的發生了,不如懷疑前提本身,所以要棄卻該假設,判斷這枚硬幣容易出現正面。比較的對象不是 50%,而是標準的 5%。

第30題 | 無法棄卻

在假設檢定中,算出在該假設之下觀察結果發生的機率為 6%。以 5% 為標準時,最合適的判斷是哪一個?

  1. 該假設已被證明是正確的
  2. 棄卻該假設
  3. 無法棄卻該假設,判斷保留
  4. 機率很接近標準,所以把標準改成 10%
正確答案C. 無法棄卻該假設,判斷保留

機率 6% 在標準 5% 以上,還談不上極罕見,所以無法棄卻該假設。不過無法棄卻並不等於證明了假設正確。看到結果之後才更動標準,是不正確的態度。

練習:作答本頁的題目

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