平均数

📘 数据的分析·
·算术平均数、加权平均数

🎯 学习目标

  • 理解算术平均数和加权平均数的含义
  • 掌握算术平均数与加权平均数的计算方法
  • 能根据实际问题选择合适的平均数类型进行计算

📚 核心概念

在数据分析中,平均数是用来描述一组数据“集中趋势”的常用指标。最常见的平均数是算术平均数,它表示所有数据的总和除以数据的个数。

例如,有 nn 个数据:x1,x2,,xnx_1, x_2, \dots, x_n,它们的算术平均数记作 xˉ\bar{x},计算公式为:

xˉ=x1+x2++xnn\bar{x} = \frac{x_1 + x_2 + \cdots + x_n}{n}

加权平均数则用于不同数据具有不同“重要程度”(即权重)的情况。比如,某同学的平时成绩占30%,期末考试占70%,这时就不能简单用算术平均,而要用加权平均。

设有 nn 个数据 x1,x2,,xnx_1, x_2, \dots, x_n,对应的权重分别为 w1,w2,,wnw_1, w_2, \dots, w_n(权重通常满足 w1+w2++wn=1w_1 + w_2 + \cdots + w_n = 1 或按比例给出),则加权平均数为:

xˉ加权=w1x1+w2x2++wnxnw1+w2++wn\bar{x}_{\text{加权}} = \frac{w_1 x_1 + w_2 x_2 + \cdots + w_n x_n}{w_1 + w_2 + \cdots + w_n}

理解这两种平均数的区别和适用场景,有助于我们更准确地分析生活中的数据。

📝 关键公式

  • 算术平均数xˉ=x1+x2++xnn\bar{x} = \dfrac{x_1 + x_2 + \cdots + x_n}{n}
    示例:数据为 4, 6, 8,则平均数为 4+6+83=6\dfrac{4+6+8}{3} = 6

  • 加权平均数xˉ加权=w1x1+w2x2++wnxnw1+w2++wn\bar{x}_{\text{加权}} = \dfrac{w_1 x_1 + w_2 x_2 + \cdots + w_n x_n}{w_1 + w_2 + \cdots + w_n}
    示例:小明语文成绩90分(权重2),数学成绩80分(权重3),则加权平均为 2×90+3×802+3=180+2405=84\dfrac{2 \times 90 + 3 \times 80}{2 + 3} = \dfrac{180 + 240}{5} = 84

💡 经典例题

例题1(算术平均数):某小组5名同学的身高(单位:cm)分别是150、155、160、165、170,求他们的平均身高。

  1. 将所有身高相加:150+155+160+165+170=800150 + 155 + 160 + 165 + 170 = 800
  2. 数据个数为5。
  3. 平均身高为:8005=160\dfrac{800}{5} = 160(cm)。

答:平均身高是160厘米。


例题2(加权平均数):某学生学期总评由平时作业(占30%)、期中考试(占30%)和期末考试(占40%)组成。他的三项成绩分别是85分、90分、95分,求学期总评。

  1. 将百分比转化为权重:平时作业权重0.3,期中0.3,期末0.4。
  2. 计算加权平均数:
xˉ=0.3×85+0.3×90+0.4×95=25.5+27+38=90.5\bar{x} = 0.3 \times 85 + 0.3 \times 90 + 0.4 \times 95 = 25.5 + 27 + 38 = 90.5
  1. 或用分数形式:
xˉ=3×85+3×90+4×953+3+4=255+270+38010=90510=90.5\bar{x} = \frac{3 \times 85 + 3 \times 90 + 4 \times 95}{3 + 3 + 4} = \frac{255 + 270 + 380}{10} = \frac{905}{10} = 90.5

答:该生学期总评为90.5分。

⚠️ 易错点

  • 混淆算术平均与加权平均:当数据重要性不同时仍用算术平均。避免方法:先判断各数据是否有不同权重。
  • 权重未归一化却直接相加:如权重为2和3时,误将分母当成1。正确做法是分母为权重之和(2+3=5)。
  • 忽略单位或数据个数错误:例如漏加某个数据。建议列清单并逐项核对。
  • 把百分比权重当作整数使用:如把30%当成30而不是0.3。应统一转换为小数或保持比例形式计算。

💡 例题

1

车辆数(辆) 2  8  10  5  3  2 车速(km/h)区间:20.5~30.5,30.5~40.5,40.5~50.5,50.5~60.5,60.5~70.5,70.5~80.5 根据上述频数分布表,求这些车辆的平均车速(结果保留一位小数)。

由题意,各车速区间的组中值分别为: 20.5~30.5 → 组中值 = (20.5+30.5)/2 = 25.5 30.5~40.5 → 组中值 = 35.5 40.5~50.5 → 组中值 = 45.5 50.5~60.5 → 组中值 = 55.5 60.5~70.5 → 组中值 = 65.5 70.5~80.5 → 组中值 = 75.5

对应车辆数(频数)依次为:2,8,10,5,3,2

总车辆数 = 2+8+10+5+3+2 = 30

加权平均车速 = (25.5×2 + 35.5×8 + 45.5×10 + 55.5×5 + 65.5×3 + 75.5×2) ÷ 30 计算分子: 25.5×2 = 51 35.5×8 = 284 45.5×10 = 455 55.5×5 = 277.5 65.5×3 = 196.5 75.5×2 = 151 总和 = 51 + 284 + 455 + 277.5 + 196.5 + 151 = 1415

平均车速 = 1415 ÷ 30 ≈ 47.166… ≈ 47.2(km/h)

2

下面的图表显示了联盟中4月本垒打数最多的几位击球手的本垒打数量。这些球员平均每人打了多少个本垒打?

[asy] draw((0,0)--(0,7)--(24,7)--(24,0)--cycle); label("KEY:",(3,5)); fill((3,2.5)..(3.5,2)..(3,1.5)..(2.5,2)..cycle); label("- 一名棒球运动员",(14,2)); [/asy]

[asy] draw((18,0)--(0,0)--(0,18)); label("6",(3,-1)); label("7",(6,-1)); label("8",(9,-1)); label("9",(12,-1)); label("10",(15,-1)); fill((3,.5)..(3.5,1)..(3,1.5)..(2.5,1

  1. 先算出这些球员的本垒打总数,再除以球员总人数,就得到平均每人本垒打数。
  2. 从图表中看出,本垒打最多的14名球员共打了66+74+83+10=986\cdot6+7\cdot 4+8\cdot3+10=98个本垒打。
  3. 所以,这些球员平均每人本垒打数是9814=7.\frac{98}{14}=\boxed{7}.

✏️ 练习

1

a,a,b,b,cc为非负实数,且满足a+b+c=1.a + b + c = 1.。求

a+ab+abc3.a + \sqrt{ab} + \sqrt[3]{abc}.

的最大值。

2

小明想了解一包饼干的平均数量。他买了7包饼干,打开后数出每包的饼干数,分别是8、10、12、15、16、17和20块。根据这些数据,一包饼干的平均数量是多少? (提示:一组数的平均数等于这些数的总和除以数的个数。)

3

茎叶图表示春谷中学女子篮球队队员的身高(单位:英寸)。这支球队队员的平均身高是多少?(注:535|3表示53英寸。)

篮球队队员身高(英寸)

494|9

52  3  5  8  8  95|2\;3\;5\;8\;8\;9

60  1  1  2  6  8  9  96|0\;1\;1\;2\;6\;8\;9\;9

4

根据下面的图表,2008年9月15日至9月19日(含首尾两天)阿丁顿市这五天的每日最高气温平均值是多少?结果保留一位小数。