数学検定準2級

【高校数学Ⅰ】データの分析

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分散は「偏差の2乗の平均」とします。各問は独立した問題です。

問1 中央値の取りうる値

6人のゲームの得点が次のとおりである。a は正の整数とする。
42,58,66,80,94,a(点)
中央値として、何通りの値がありうるか。
解答・解説

解答:23通り

6個のデータの中央値は、小さい順に並べた第3番目と第4番目の平均である。

  • a ≤ 58 のとき:中央値は (58+66)÷2=62。
  • 58 ≤ a ≤ 80 のとき:中央値は a+662。
  • a ≥ 80 のとき:中央値は (66+80)÷2=73。

したがって、62,62.5,63,…,73 の値をとる。その個数は (73−62)÷0.5+1=23(通り)。境界で同じ値になる場合を重複して数えない。

問2 平均値

ある地点の各月の最高気温を記録したところ、次の12個のデータが得られた。平均値を求めよ。
6,8,11,15,19,23,27,29,25,20,13,8(℃)
解答・解説

解答:17 ℃

合計は 6+8+11+15+19+23+27+29+25+20+13+8=204。

平均値=データの合計データの個数=20412=17(℃)。

問3 1個のデータの訂正

12個の気温データの平均値が17 ℃であった。29 ℃と入力されていた1個の値を、正しい値17 ℃に直す。平均値は何℃減少するか。
解答・解説

解答:1 ℃

合計が 29−17=12(℃)小さくなり、個数は12個のままである。

平均値の減少量は 1212=1(℃)。訂正後の平均値は16 ℃となる。

問4 2個のデータの訂正と平均値

12個の気温データの平均値が17 ℃であった。データのうち6 ℃を10 ℃に、29 ℃を25 ℃に訂正する。平均値は増加するか、減少するか、変わらないか。また、訂正後の平均値を求めよ。
解答・解説

解答:変わらない。訂正後の平均値は17 ℃。

合計の変化は (10−6)+(25−29)=4−4=0。

データの合計も個数も変わらないので、平均値は17 ℃のままである。

問5 2個のデータの訂正と分散

12個の気温データの平均値が17 ℃であった。データのうち6 ℃を10 ℃に、29 ℃を25 ℃に訂正する。分散は増加するか、減少するか、変わらないか。理由も説明せよ。
解答・解説

解答:減少する。

訂正による合計の変化は0なので、平均値は17 ℃のままである。訂正した2個の値の偏差の2乗を比べる。

訂正前:(6−17)2+(29−17)2=121+144=265

訂正後:(10−17)2+(25−17)2=49+64=113

ほかの偏差は変わらない。偏差の2乗の合計が152減るため、分散は 15212=383 減少する。

問6 四分位数と四分位範囲

次の9個のデータについて、第1四分位数、第3四分位数、四分位範囲を求めよ。
3,5,7,8,10,12,13,15,17

データの個数が奇数の場合、全体の中央値を除いて下半分と上半分に分ける。

解答・解説

解答:第1四分位数:6 / 第3四分位数:14 / 四分位範囲:8

中央値は第5番目の10。これを除くと、下半分は3,5,7,8、上半分は12,13,15,17。

第1四分位数は (5+7)÷2=6、第3四分位数は (13+15)÷2=14。

四分位範囲=14−6=8。

問7 分散と標準偏差

次の5個のデータの分散と標準偏差を求めよ。
2,4,6,8,10
解答・解説

解答:分散:8 / 標準偏差:2√2

平均値は (2+4+6+8+10)÷5=6。

値246810
偏差−4−2024
偏差の2乗1640416

分散=16+4+0+4+165=8。

標準偏差は分散の正の平方根なので、√8=2√2。

問8 度数分布表と平均値

生徒10人が1か月間に読んだ本の冊数を調べ、次の表にまとめた。平均値と中央値を求めよ。
読んだ本の冊数と人数
冊数(冊)01234
人数(人)12421
解答・解説

解答:平均値:2冊 / 中央値:2冊

本の総数は 0×1+1×2+2×4+3×2+4×1=20(冊)。

平均値=2010=2(冊)。

小さい順に並べると、0,1,1,2,2,2,2,3,3,4。第5番目と第6番目がともに2なので、中央値も2冊。

問9 データ全体の変換

あるデータの平均値は6、分散は4である。各データの値をすべて3倍してから2を加えたとき、新しいデータの平均値、分散、標準偏差を求めよ。
解答・解説

解答:平均値:20 / 分散:36 / 標準偏差:6

新しい平均値は 3×6+2=20。

もとの値を x とすると、新しい偏差は (3x+2)−20=3(x−6)。偏差が3倍になるため、偏差の2乗の平均である分散は9倍になる。

新しい分散は 32×4=36、標準偏差は √36=6。一定の数を加える操作だけでは、分散は変わらない。

問10 平均値と中央値の条件

次の5個のデータの平均値と中央値が等しいとき、正の整数 a の値をすべて求めよ。
2,5,8,11,a
解答・解説

解答:a=14

平均値は 26+a5。a の位置によって中央値を場合分けする。

  • a ≤ 5 のとき、中央値は5。26+a=25 から a=−1 となり、正の整数でないため不適。
  • 5 ≤ a ≤ 8 のとき、中央値は a。26+a=5a から a=6.5 となり、整数でないため不適。
  • a ≥ 8 のとき、中央値は8。26+a=40 から a=14。条件を満たす。

よって a=14。