题目
某试样经分析测得含锰质量分数为 41.24%, 41.27%, 41.23%, 41.26%。求分析结果的平均偏差、标准偏差和变异系数。
某试样经分析测得含锰质量分数为 $41.24\%$, $41.27\%$, $41.23\%$, $41.26\%$。求分析结果的平均偏差、标准偏差和变异系数。
题目解答
答案
1. 平均值:
\[
\bar{x} = \frac{41.24 + 41.27 + 41.23 + 41.26}{4} = 41.25\%
\]
2. 平均偏差:
\[
\bar{d} = \frac{0.01 + 0.02 + 0.02 + 0.01}{4} = 0.015\%
\]
3. 标准偏差:
\[
s = \sqrt{\frac{0.0001 + 0.0004 + 0.0004 + 0.0001}{3}} = \sqrt{0.000333\ldots} \approx 0.018\%
\]
4. 变异系数:
\[
CV = \frac{0.018}{41.25} \times 100\% \approx 0.044\%
\]
最终结果:
- 平均偏差:0.015%
- 标准偏差:0.018%
- 变异系数:0.044%
解析
本题主要考察分析化学中数据处理的相关知识,包括平均值、平均偏差、标准偏差和变异系数的计算。解题思路如下:
- 计算平均值:平均值是所有测量值的总和除以测量次数。设测量值为$x_1,x_2,\cdots,x_n$,测量次数为$n$,则平均值$\bar{x}$的计算公式为$\bar{x}=\frac{\sum_{i = 1}^{n}x_i}{n}$。
- 已知测量值$x_1 = 41.24\%$,$x_2 = 41.27\%$,$x_3 = 41.23\%$,$x_4 = 41.26\%$,测量次数$n = 4$。
- 将数据代入公式可得:$\bar{x}=\frac{41.24 + 41.27 + 41.23 + 41.26}{4}=\frac{165.0}{4}=41.25\%$。
- 计算平均偏差:平均偏差是各测量值与平均值偏差的绝对值的平均值。偏差$d_i=x_i - \bar{x}$,平均偏差$\bar{d}$的计算公式为$\bar{d}=\frac{\sum_{i = 1}^{n}|x_i - \bar{x}|}{n}$。
- 计算各测量值与平均值的偏差:
- $d_1=|41.24 - 41.25| = 0.01$;
- $d_2=|41.27 - 41.25| = 0.02$;
- $d_3=|41.23 - 41.25| = 0.02$;
- $d_4=|41.26 - 41.25| = 0.01$。
- 将偏差代入平均偏差公式可得:$\bar{d}=\frac{0.01 + 0.02 + 0.02 + 0.01}{4}=\frac{0.06}{4}=0.015\%$。
- 计算各测量值与平均值的偏差:
- 计算标准偏差:标准偏差是衡量数据离散程度的统计量。对于样本数据,标准偏差$s$的计算公式为$s=\sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}(x_i - \bar{x})^2}{n - 1}}$。
- 计算各测量值与平均值偏差的平方:
- $(x_1 - \bar{x})^2=(41.24 - 41.25)^2=(-0.01)^2 = 0.0001$;
- $(x_2 - \bar{x})^2=(41.27 - 41.25)^2=(0.02)^2 = 0.0004$;
- $(x_3 - \bar{x})^2=(41.23 - 41.25)^2=(-0.02)^2 = 0.0004$;
- $(x_4 - \bar{x})^2=(41.26 - 41.25)^2=(0.01)^2 = 0.0001$。
- 将偏差平方和代入标准偏差公式可得:$s=\sqrt{\frac{0.0001 + 0.0004 + 0.0004 + 0.0001}{4 - 1}}=\sqrt{\frac{0.001}{3}}\approx\sqrt{0.000333\cdots}\approx0.018\%$。
- 计算各测量值与平均值偏差的平方:
- 计算变异系数:变异系数是标准偏差与平均值的比值,用于比较不同组数据的离散程度。变异系数$CV$的计算公式为$CV=\frac{s}{\bar{x}}\times100\%$。
- 将标准偏差$s = 0.018\%$和平均值$\bar{x}=41.25\%$代入公式可得:$CV=\frac{0.018}{41.25}\times100\%\approx0.044\%$。