Как рассчитать коэффициент вариации: решение по шагам
Дано: заработная плата 10 рабочих бригады, тыс. руб.: 25, 33, 34, 37, 39, 41, 43, 46, 47, 55. Найти: коэффициент вариации и вывод об однородности бригады по уровню оплаты.
Считаем по неизменной цепочке: среднее, отклонения от среднего, дисперсия, среднее квадратическое отклонение и только в конце деление отклонения на среднее. Ответ: тыс. руб., тыс. руб., , совокупность однородна. Калькулятор сверху пересчитывает те же четыре показателя по любому ряду, а ниже идёт разбор с полной таблицей отклонений.
Решение по шагам
Дано. Заработная плата рабочих бригады, тыс. руб.:
| Рабочий | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Зарплата | 25 | 33 | 34 | 37 | 39 | 41 | 43 | 46 | 47 | 55 |
Найти: коэффициент вариации .
Шаг 1. Средний уровень ряда. Значения не сгруппированы, каждое встречается по одному разу, поэтому работает простая средняя арифметическая:
Средняя зарплата по бригаде равна 40 тыс. руб. Это та база, относительно которой дальше будет измеряться весь разброс, поэтому ошибка на этом шаге испортит и все следующие.
Шаг 2. Отклонения от среднего и их квадраты. Вычитаем среднее из каждого значения и возводим разность в квадрат:
| 25 | 33 | 34 | 37 | 39 | 41 | 43 | 46 | 47 | 55 | Сумма | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -15 | -7 | -6 | -3 | -1 | 1 | 3 | 6 | 7 | 15 | 0 | |
| 225 | 49 | 36 | 9 | 1 | 1 | 9 | 36 | 49 | 225 | 640 |
Сумма самих отклонений вышла нулевой, и это не совпадение, а обязательное свойство средней арифметической. Оно же служит бесплатной проверкой: если сумма во второй строке не обнулилась, среднее посчитано неверно или где-то потерян знак. Именно из-за этого нуля отклонения приходится возводить в квадрат, а не просто складывать.
Шаг 3. Дисперсия. Дисперсия - это средний квадрат отклонения от среднего. Делим накопленную сумму квадратов на число значений:
Шаг 4. Среднее квадратическое отклонение. Извлекаем корень и возвращаемся к исходным единицам измерения, к тысячам рублей:
Шаг 5. Коэффициент вариации. Делим отклонение на средний уровень и переводим долю в проценты:
Ответ. Средняя зарплата тыс. руб., среднее квадратическое отклонение тыс. руб., коэффициент вариации . Типичное отклонение зарплаты от средней составляет пятую часть этой средней; значение не дотягивает до порога 33%, поэтому бригаду считают однородной по оплате труда, а средние 40 тыс. руб. - представительной характеристикой.
Формула коэффициента вариации и что она означает
Коэффициент вариации - это отношение среднего квадратического отклонения к средней величине, выраженное в процентах:
В числителе стоит абсолютная мера разброса, в знаменателе - уровень, вокруг которого этот разброс происходит. Деление одного на другое убирает единицы измерения: рубли в числителе сокращаются с рублями в знаменателе, и остаётся чистое число. Поэтому коэффициент вариации и называют относительным показателем колеблемости.
Практический смысл ответа читается прямо из процента. Значение 20% означает, что типичное отклонение зарплаты от средней составляет 20% этой средней, то есть около 8 тыс. руб. при среднем уровне 40 тыс. руб. Тот же разброс в 8 тыс. руб. при средней зарплате 80 тыс. руб. дал бы уже : абсолютная колеблемость та же, а относительная вдвое меньше.
Отсюда главное применение показателя - сравнение рядов, у которых разные единицы или разный масштаб. Сравнивать по одному лишь бригаду с зарплатами в тысячах рублей и бригаду со стажем в годах бессмысленно, а по - корректно. Что означают конкретные значения процента и где проходят границы однородности, подробно разобрано в статье про интерпретацию коэффициента вариации.
Проверка вторым способом: через средний квадрат
Ту же дисперсию можно получить, не выписывая таблицу отклонений. Есть эквивалентная формула: средний квадрат значений минус квадрат среднего.
Считаем сумму квадратов исходных значений: . Тогда
то есть ровно то же значение, что и в шаге 3. Совпадение двух независимых способов - самая надёжная проверка расчёта, и на контрольной она занимает две строки. Второй способ удобнее, когда среднее получилось дробным: в таблице отклонений дробные разности пришлось бы округлять на каждой строке, а здесь округление происходит один раз в самом конце.
Расчёт по сгруппированному ряду с частотами
Если данные уже сведены в ряд распределения, каждое значение входит в расчёт столько раз, сколько единиц его имеют. Формулы становятся взвешенными: вместо простых сумм берутся суммы с частотами .
Возьмём распределение 20 рабочих другого цеха по заработной плате. Для интервального ряда сначала находят середины интервалов - полусумму нижней и верхней границ:
| Интервал, тыс. руб. | Середина | Число рабочих | ||
|---|---|---|---|---|
| 15 - 25 | 20 | 2 | 40 | 800 |
| 25 - 35 | 30 | 2 | 60 | 200 |
| 35 - 45 | 40 | 12 | 480 | 0 |
| 45 - 55 | 50 | 2 | 100 | 200 |
| 55 - 65 | 60 | 2 | 120 | 800 |
| Итого | 20 | 800 | 2000 |
Средняя зарплата равна тыс. руб., дисперсия , отклонение тыс. руб., коэффициент вариации . Средний уровень тот же, что в первой бригаде, а относительный разброс заметно больше: 25% против 20%. Именно так задача про сравнение двух совокупностей и решается - через проценты, а не через рубли.
Если вместо частот заданы вероятности, схема расчёта не меняется, только сумма весов равна единице; такой вариант разобран в задаче про математическое ожидание и дисперсию.
Делить на n или на n минус 1
Это главная развилка, из-за которой один и тот же ряд даёт два разных ответа. В общей теории статистики совокупность считают заданной целиком, и дисперсию делят на - так посчитано выше. В математической статистике те же 10 чисел трактуются как выборка из большой генеральной совокупности, и чтобы оценка не была смещённой, делитель уменьшают на единицу:
Разница в ответах чуть больше процентного пункта и тем меньше, чем длиннее ряд: при она уже незаметна. Вывод об однородности от делителя не меняется. Ориентируйся на формулировку задания: слова про генеральную совокупность или сплошное наблюдение означают деление на , слово «выборка» - на . В калькуляторе сверху делитель переключается чипами, а подробный разбор выборочного варианта есть в статье про коэффициент вариации выборки.
Частые ошибки
- Делят отклонение на сумму значений, а не на среднее. В знаменателе стоит именно ; деление на 400 вместо 40 занижает ответ ровно в десять раз.
- Забывают умножить на 100%. Ответ 0,2 формально верен как коэффициент, но задание почти всегда требует проценты, и вывод об однородности без процентов не формулируется.
- Ставят в числитель дисперсию вместо отклонения. Дисперсия измеряется в квадратах рублей, и деление её на среднее даёт величину без экономического смысла: - это не проценты и не разы.
- Складывают отклонения без возведения в квадрат. Их сумма всегда равна нулю, поэтому пропуск квадрата даёт при любом разбросе.
- В сгруппированном ряду теряют частоты. Простое среднее по серединам интервалов тоже даст 40, но дисперсия без весов выйдет 200 вместо 100, и ответ удвоится.
- Берут границы интервала вместо середины. В интервальном ряду в расчёт идёт полусумма границ, а не нижняя граница.
- Округляют слишком рано. Если округлить до целых уже на четвёртом шаге, при дробных данных ответ уедет на десятые доли процента. Округляют один раз - готовый ответ, обычно до десятых.
FAQ
Чем коэффициент вариации отличается от среднего квадратического отклонения? Отклонение - абсолютная мера разброса в единицах признака: рубли, годы, штуки. Коэффициент - относительная мера в процентах от среднего. Первое отвечает на вопрос «на сколько в среднем отклоняются значения», второе - «много это или мало по сравнению со средним уровнем».
При каком значении совокупность считается однородной? В учебной статистике порог однородности - 33%. Значение до 33% говорит об однородной совокупности и представительной средней, от 33% до 50% - о средней однородности, свыше 50% - о неоднородности, при которой одна лишь средняя данные описывает плохо.
Может ли коэффициент вариации быть больше 100%? Да, если отклонение превышает среднее. Так бывает у сильно скошенных рядов с редкими крупными значениями: зарплаты вместе с доходами топ-менеджеров, площади участков, страховые выплаты. Формально расчёт верен, а вывод один - совокупность неоднородна, и её нужно разбивать на группы.
Как посчитать коэффициент вариации в Excel? Среднее даёт функция СРЗНАЧ, отклонение по всей совокупности - СТАНДОТКЛОН.Г (делитель ), по выборке - СТАНДОТКЛОН.В (делитель ). Коэффициент вариации - это отношение второй функции к первой, умноженное на 100 и отформатированное как процент.
Коротко
- Считаем среднее: тыс. руб.
- Находим отклонения от среднего, возводим их в квадрат и суммируем: ; контроль - сумма самих отклонений равна нулю.
- Делим сумму квадратов на и получаем дисперсию , из корня - отклонение тыс. руб.
- Делим отклонение на среднее и переводим в проценты: .
- Сравниваем с порогом 33%: 20% меньше, значит совокупность однородна, а средняя зарплата 40 тыс. руб. её описывает корректно.
Похожие задачи
Как найти среднее линейное отклонение: решение по шагам
Как найти среднее линейное отклонение: пошаговый расчёт по ряду из 50 рабочих, взвешенная формула с модулями, расчётная таблица, сравнение d и сигмы, коэффициент осцилляции.
Общая теория статистикиКак рассчитать средневзвешенную величину: пример
Разбираем, как рассчитать средневзвешенную величину: формула средней арифметической взвешенной, пошаговый расчёт на числах, веса в долях, случай с суммами и частые ошибки.
Общая теория статистикиКак найти темп роста: формула и пример расчёта
Разбираем, как найти темп роста в статистике: цепной и базисный способы, формулы, пошаговый расчёт на числовом примере, средний темп роста через среднюю геометрическую и типичные ошибки.
Теория вероятностейКак вычислить дисперсию: формула, пример и проверка
Разбор задачи: как вычислить дисперсию дискретной случайной величины по ряду распределения через ожидание квадрата, проверить результат по отклонениям и найти СКО.
Теория вероятностейКак найти равномерное распределение: разбор задачи
Как найти равномерное распределение непрерывной величины на отрезке: плотность 1 делить на длину, функция распределения, мат. ожидание и дисперсия, вероятность попадания в интервал.
Теория вероятностейКак найти производящую функцию: пример с решением
Разбор задачи: как найти производящую функцию дискретной случайной величины. Биномиальный пример n = 5, p = 0,4, расчёт M(X) и D(X) через производные, частые ошибки и FAQ.