测定某矿石中的含铁量时,得到以下结果(%):0.505,0.499,0.496,0.502 和0.498。计算上述分析结果的平均偏差、标准偏差和变异系数
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查平均值、平均偏差、标准偏差和变异系数的计算方法,属于数据分析基础内容。
解题核心思路:
- 计算平均值:将所有数据相加后除以数据个数。
- 计算平均偏差:每个数据与平均值的绝对差的平均值。
- 计算标准偏差:每个数据与平均值的差的平方的平均值的平方根(注意区分总体标准差和样本标准差)。
- 计算变异系数:标准偏差与平均值的比值,通常以百分比表示。
破题关键点:
- 平均值是后续计算的基础。
- 标准偏差的计算中需注意除以$n$(总体)还是$n-1$(样本),本题答案采用样本标准差(除以$n-1$)。
- 有效数字的处理需符合题目要求。
1. 计算平均值
将所有数据相加后除以数据个数:
$\bar{x} = \frac{0.505 + 0.499 + 0.496 + 0.502 + 0.498}{5} = \frac{2.500}{5} = 0.500\ \text{(%)}$
2. 计算平均偏差
每个数据与平均值的绝对偏差:
$\begin{align*}|0.505 - 0.500| &= 0.005, \\|0.499 - 0.500| &= 0.001, \\|0.496 - 0.500| &= 0.004, \\|0.502 - 0.500| &= 0.002, \\|0.498 - 0.500| &= 0.002.\end{align*}$
平均偏差为:
$d = \frac{0.005 + 0.001 + 0.004 + 0.002 + 0.002}{5} = \frac{0.014}{5} = 0.003\ \text{(%)}$
3. 计算标准偏差
每个数据与平均值的差的平方:
$\begin{align*}(0.505 - 0.500)^2 &= 0.000025, \\(0.499 - 0.500)^2 &= 0.000001, \\(0.496 - 0.500)^2 &= 0.000016, \\(0.502 - 0.500)^2 &= 0.000004, \\(0.498 - 0.500)^2 &= 0.000004.\end{align*}$
平方和为:
$0.000025 + 0.000001 + 0.000016 + 0.000004 + 0.000004 = 0.000050$
样本标准差(除以$n-1=4$):
$s = \sqrt{\frac{0.000050}{4}} = \sqrt{0.0000125} \approx 0.0035\ \text{(%)}$
四舍五入后为:
$s \approx 0.004\ \text{(%)}$
4. 计算变异系数
$C_v = \frac{s}{\bar{x}} \times 100\% = \frac{0.004}{0.500} \times 100\% = 0.8\%$