К справочнику

Ящик с усами

Квартили, межквартильный размах и почему точка за усами ещё не является ошибкой.

Перед чтением

Что вы разберёте в этой статье

Квартили, межквартильный размах и почему точка за усами ещё не является ошибкой.

Простыми словами

Статистика сжимает набор наблюдений до нескольких понятных характеристик. Среднее описывает общий уровень, показатели разброса — насколько сильно значения отличаются друг от друга.

Основные понятия
  • ящик с усами
  • межквартильный размах
  • выброс
Как читать формулы

Под каждой формулой дана расшифровка величин и условий. Сначала определите, что известно, затем проверьте ограничения и только после этого подставляйте числа.

Как закрепить

После теории решите три задачи: простую, среднюю и сложную. Подсказка, шаги решения и ответ открываются отдельно.

Раздел: Статистика и данные · школьная привязка: 7, 10, 11 класс

Пять чисел и точки за границами

Ящик с усами компактно показывает положение и разброс данных. Нижняя и верхняя стороны ящика соответствуют Q1Q_1 и Q3Q_3, линия внутри — медиане. Ширина ящика по шкале данных равна межквартильному размаху IQRIQR. Это разброс центральной части, менее чувствительный к отдельным далёким наблюдениям, чем полный размах.

Существуют разные варианты усов. В простом варианте они идут до минимума и максимума. В используемом здесь варианте Тьюки усы заканчиваются на крайних наблюдениях внутри порогов Q11.5IQRQ_1-1.5IQR и Q3+1.5IQRQ_3+1.5IQR. Наблюдения за порогами рисуют отдельно.

Явные соглашения

Квартили вычисляем методом R7, описанным в соседней статье. Другие методы квартилей иногда меняют положение усов и классификацию граничных точек. Термин «выброс» на таком графике означает сигнал для проверки, а не приказ удалить наблюдение.

Три примера

  1. Для данных 0, 2, 4, 6, 8 получаем Q1=2Q_1=2, медиану 4 и Q3=6Q_3=6. IQR=4IQR=4, пороги 4-4 и 12, поэтому усы идут до 0 и 8.
  2. Для 1, 2, 3, 4, 20 квартили равны 2 и 4. IQR=2IQR=2, пороги 1-1 и 7. Верхний ус заканчивается на 4, а 20 рисуется отдельной точкой.
  3. Если все наблюдения равны 5, оба квартиля и медиана равны 5, IQR=0IQR=0. Ящик схлопывается в линию; это честное отражение отсутствия разброса.

Что не видно

Один ящик не показывает всю форму распределения: две выборки с разным числом пиков могут иметь одинаковые квартили. Сравнение групп требует общей шкалы и подписанных размеров выборки. Точка за усом может быть настоящим редким наблюдением, следствием другой группы или ошибкой ввода — решение требует контекста.

Формула, смысл и ограничения

Главные формулы с расшифровкой

IQR=Q3Q1IQR=Q_3-Q_1

Формула словами: Межквартильный размах: ширина центрального квартильного ящика.

Как применять: Уточните объём набора, единицы измерения и вид характеристики; не смешивайте сумму значений, среднее и отклонения от среднего.

L=Q11.5IQR,U=Q3+1.5IQRL=Q_1-1.5IQR,\qquad U=Q_3+1.5IQR

Формула словами: Пороги варианта Тьюки; усы идут до крайних наблюдений внутри порогов, а не обязательно до самих порогов.

Как применять: Уточните объём набора, единицы измерения и вид характеристики; не смешивайте сумму значений, среднее и отклонения от среднего.

От формулы к наблюдению

Попробуйте самостоятельно

Измените параметры и сопоставьте расчёт с результатами случайного эксперимента.

От простого к сложному

Проверьте себя

Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.

Простой

Даны Q₁=3 и Q₃=9. Найдите межквартильный размах.

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Средний

При Q₁=4 и Q₃=8 найдите верхний порог Тьюки.

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Сложный

Для данных 1, 2, 3, 4, 20 квартили по R7 равны 2 и 4. На каком наблюдении заканчивается верхний ус Тьюки?

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Закрепите прочитанное коротким тестом

Три уровня сложности, без подсказок и ответов до завершения.

Пройти тест по статье

Источники и соглашения

Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.