Statystyka od zera · Lekcja 26 z 31

Histogramy i kształt danych: skośność, garby i ogony

W jednym zdaniu: Histogram liczy, ile wartości wpada do każdego przedziału, a jego kształt (symetryczny, skośny, dwugarbny) mówi, której średniej ufać, zanim cokolwiek policzysz.

Pomysł

Listę liczb trudno się czyta. Histogram zamienia ją w obrazek: dzielisz zakres wartości na równe kawałki, zwane przedziałami (albo klasami), liczysz, ile wartości wpada do każdego, i rysujesz słupek dla każdej liczby. Wysokie słupki pokazują, gdzie mieszka większość wartości, niskie, gdzie są rzadkie.

Nie chodzi o same słupki. Chodzi o kształt, który tworzą. Kształt mówi, czy średnia jest uczciwym podsumowaniem, czy są dziwne wartości i czy przypadkiem nie mieszasz dwóch różnych grup. I to przed jakimkolwiek wzorem.

Wujek Janusz mierzy pizzę

Pizzeria na rogu obiecuje „dostawę w około 30 minut”. Wujek Janusz, który ma stoper i poglądy, zmierzył ostatnie 20 zamówień. „Średnio 30 minut”, przyznaje. „Czyli są uczciwi”.

Ciocia Grażyna pamięta to inaczej: zwykle jest szybciej, a raz, w śnieżycę, trwało to ponad godzinę.

Oboje mają rację. Oto 20 czasów Janusza w minutach: 18, 20, 21, 22, 22, 23, 24, 24, 25, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 35, 41, 52, 75. Policzmy je w przedziałach co 10 minut:

Czas dostawyZa­mó­wie­nia
10 do 19 minut1
20 do 29 minut13
30 do 39 minut3
40 do 49 minut1
50 do 59 minut1
60 do 69 minut0
70 do 79 minut1

Narysuj to jako słupki, a dostaniesz wysoki blok po lewej i długi, cienki ogon ciągnący się w prawo. Większość dostaw trwa od 20 do 29 minut; 75% przyjeżdża w ciągu 30. Ale śnieżne 75 minut podciąga średnią do 30 (dokładnie 29,95), a mediana (lekcja 2) stoi na 25,5. Usuń 75, a średnia spadnie do 27,6, a mediana prawie się nie ruszy (25). „Zwykle szybciej” Grażyny to mediana; „30” Janusza to średnia podparta jednym złym wieczorem.

Histogram 20 czasów dostawy pizzy (przedziały co 10 minut)

10 do 19 min1
20 do 29 min13
30 do 39 min3
40 do 49 min1
50 do 59 min1
60 do 69 min0
70 do 79 min1
Liczba zamówień w każdym przedziale. Średnia 30 minut, mediana 25,5: długi ogon w prawo podciąga średnią.

Cztery kształty, które warto znać

Przydatna reguła: ogon pokazuje, dokąd uciekła średnia. Jeśli średnia jest wyraźnie powyżej mediany, spodziewaj się ogona w prawo; wyraźnie poniżej, ogona w lewo.

Szerokość przedziałów zmienia obraz

Te same 20 liczb wygląda inaczej przy innych przedziałach. Przy przedziałach co 5 minut garb dzieli się na 20 do 24 minut (7 zamówień) i 25 do 29 (6), a ogon zamienia się w rozsypane pojedyncze słupki z przerwami. Przy przedziałach co 30 minut prawie wszystko wpada do jednego słupka i ogon znika. Za mało przedziałów ukrywa kształt; za dużo zamienia go w szum. Nie ma jednej dobrej odpowiedzi, więc wypróbuj kilka i podejrzliwie patrz na każdego, kto pokazuje tylko jeden.

Gdzie kształt ma znaczenie

Spróbuj sam

Firma podaje, że średnia miesięczna pensja jej 50 pracowników to 14 000 zł. Mediana wynosi 7 600 zł.

1. Jaki kształt miałby najpewniej histogram pensji? 2. Która liczba lepiej opisuje typowego pracownika i dlaczego?

Pokaż odpowiedź

1. Prawoskośny: większość pensji skupiona niżej i długi ogon kilku bardzo wysokich (pewnie kierownictwa). Średnia jest dużo powyżej mediany, a ogon pokazuje, dokąd uciekła średnia.

2. Mediana, 7 600 zł: połowa pracowników zarabia mniej, połowa więcej. Średnią podciąga garstka wysokich pensji i nie opisuje prawie nikogo. Histogram pokazałby to od razu.

Słowa, których używa wykładowca

Wy­kła­dow­ca mówiTo znaczy
Hi­sto­gramSłupki po­ka­zu­ją­ce, ile war­to­ści wpada do każdego prze­dzia­łu równej sze­ro­ko­ści
Prze­dział klasowy (klasa)Jeden z tych prze­dzia­łów, na przy­kład 20 do 29 minut
Li­czeb­ność (czę­stość względ­na)Liczba war­to­ści w prze­dzia­le (albo jej udział we wszyst­kich)
RozkładOgólny wzór tego, gdzie wy­pa­da­ją war­to­ści
Sko­śność do­dat­nia (pra­wo­stron­na)Długi ogon w prawo; średnia powyżej mediany
Sko­śność ujemna (le­wo­stron­na)Długi ogon w lewo; średnia poniżej mediany
Jed­no­mo­dal­ny, dwu­mo­dal­nyJeden garb, dwa garby
OgonyCienkie końce roz­kła­du, gdzie miesz­ka­ją rzadkie war­to­ści

Trzy rzeczy do zapamiętania

Część kursu Statystyka od zera, darmowego kursu dla początkujących od WrongStat. Nie zastąpi wykładowcy, ale mamy nadzieję, że będzie dobrym tłumaczem.