Wahrscheinlichkeit - Mittelwerte und Boxplots

Kenngrößen von Daten: Mittelwerte (Median, Modalwert, arithmetisches Mittel), Erfassung von Daten in Boxplots, Interpretation von Boxplots - Lehrplan für 11.-12. Klasse

Hilfe

  • Ein Boxplot ist eine übersichtliche, graphische Veranschaulichung einer Datenmenge.

    Um den Bereich der beiden Quartile zeichnet man eine Box. In dieser Box (oder auf ihrem Rand) liegen ungefähr 50% aller Daten. Innerhalb der Box ist der Median durch einen senkrechten Strich repräsentiert.

    Unter dem unteren Quartil und über dem oberen Quartil liegen jeweils ungefähr 25% der Werte. Diese Bereiche werden durch die beiden "Antennen" von der Box aus bis zum Minimum bzw. Maximum markiert. Die Antennen veranschaulichen die Ausdehnung der gesamten Datenmenge.

    .

Schwerpunkt Maximium/Minimum.

  • Beim Sponsorenlauf haben alle 28 Schüler der 8c teilgenommen. Die individuellen Laufstrecken wurden notiert und daraus folgendes Laufprofil in Form eines Boxplots erstellt:
    graphik
    GENAU EINE Aussage stimmt. Welche?
     
    Mindestens 2 Schüler liefen genau 500m
     
    Der laufstärkste Schüler lief 7km
     
    Der laufschwächste Schüler schaffte immerhin knapp 900m
     
    Es gab mindestens einen Schüler, der genau 5000m lief
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Statistische Kenngrößen, Median, Quartile, Boxplot
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Statistische Kenngrößen, Median, Quartile, Boxplot

Kanal: Mathegym

Verschiedene Mittelwerte:

Arithmetisches Mittel:

  • Addiere alle Daten und dividiere die erhaltene Summe durch die Anzahl der Daten.
  • Dies ist der gängigste Mittelwert.
  • Beispiel: Notendurchschnitt berechnen.

Median (Zentralwert):

  • Sortiere alle Daten der Größe nach und ermittle dann den Wert in der Mitte der Liste. Am einfachsten streicht man dazu gleichzeitig den ersten und letzten, dann den zweiten und vorletzten, ... Wert der Liste durch, bis der mittlere Wert übrig bleibt.
  • Bei einer geraden Anzahl von Daten bleiben zwei Werte in der Mitte übrig. Der Median ist in diesem Fall das arithmetische Mittel dieser beiden Zentralwerte.
  • Der Median wird durch einen Ausreißer-Wert nicht beeinflusst, im Gegensatz zum arithmetischen Mittel. Darum wird er z.B. für die Ermittlung des Durchschnittseinkommens verwendet. Andernfalls würden wenige Superreiche das Bild verzerren.

Modalwert:

  • Ermittle den Wert in der Datenmenge, der am häufigsten vorkommt.
  • Beispiel: Ein Schuhgeschäft sollte die am häufigsten gebrauchte Schuhgröße (Modalwert) besonders oft vorrätig haben und nicht Schuhe in der mittleren (arithmetisches Mittel) Größe aller Menschen.

Beispiel
Daten (z.B. erzielte Noten in den sechs Klassenarbeiten):
2     2     4     3     2     3
Arithmetisches Mittel:
 
?
Median:
 
?
Modalwert:
 
?

Ein Boxplot ist eine übersichtliche, graphische Veranschaulichung einer Datenmenge.

Der Boxplot zeigt sehr schnell, wie sehr und über welchen Bereich die Daten gestreut sind. Für die Erstellung eines Boxplots müssen die Daten zunächst der Größe nach geordnet werden. Dann werden 5 besondere Werte bestimmt:

  • Minimum: kleinster Wert der Datenmenge
  • Maximum: größter Wert der Datenmenge
  • Median (Zentralwert): Der genau in der Mitte liegende Wert bzw. das arithmetische Mittel der beiden mittleren Werte (bei gerader Anzahl an Werten). Der Median teilt die Datenmenge in zwei Teile: Die Hälfte der Daten ist größer oder gleich dem Median, die andere Hälfte ist kleiner.
  • Unteres Quartil: Median der ersten Datenhälfte (links vom Median)
  • Oberes Quartil: Median der zweiten Datenhälfte (rechts vom Median)

Beispiel
Daten, z.B. Dauer (in Minuten) des Schulweges mit dem Fahrrad an den vergangenen 14 Tagen:
23      19      21      23      18      18      20      29      22      21      18      20      19      21
Minimum:
 
?
unteres Quartil:
 
?
Median:
 
?
oberes Quartil:
 
?
Maximum:
 
?

Ein Boxplot ist eine übersichtliche, graphische Veranschaulichung einer Datenmenge.

Um den Bereich der beiden Quartile zeichnet man eine Box. In dieser Box (oder auf ihrem Rand) liegen ungefähr 50% aller Daten. Innerhalb der Box ist der Median durch einen senkrechten Strich repräsentiert.

Unter dem unteren Quartil und über dem oberen Quartil liegen jeweils ungefähr 25% der Werte. Diese Bereiche werden durch die beiden "Antennen" von der Box aus bis zum Minimum bzw. Maximum markiert. Die Antennen veranschaulichen die Ausdehnung der gesamten Datenmenge.

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Beispiel
Ungefähr 150 Achtklässler nehmen an einem Sponsorenlauf teil. Die Ergebnisse der Laufzeiten, gemessen in Sekunden, sind im Boxplot dargestellt:
graphik
Fülle die Lücken aus. Trage "!" ein, wenn eine Aussage nicht möglich ist.
Die kürzeste Laufzeit ist ? Minuten.
Im Durchschnitt lief jeder Schüler ungefähr ? Minuten.
Ungefähr ?% der Schüler liefen mehr als 20 Minuten.
Ungefähr ?% der Schüler liefen weniger als 32 Minuten.
Ungefähr ?% der Schüler liefen mehr als 15 Minuten.
Ungefähr ?% der Schüler liefen mehr als 25 Minuten.