Median - Median

Toq va juft qiymatlarga ega bo'lgan ma'lumotlar to'plamidagi mediani topish

Yilda statistika va ehtimollik nazariyasi, a o'rtacha yuqori yarmini a ning pastki yarmidan ajratuvchi qiymatdir ma'lumotlar namunasi, a aholi yoki a ehtimollik taqsimoti. Uchun ma'lumotlar to'plami, uni "o'rta" qiymat deb hisoblash mumkin. Ma'lumotlarni tavsiflashda medianing asosiy afzalligi anglatadi (ko'pincha oddiygina "o'rtacha" deb ta'riflanadi) bu shunday emas qiyshaygan juda katta yoki kichik qiymatlarning kichik bir qismiga juda ko'p va shuning uchun u "tipik" qiymat haqida yaxshiroq tasavvurga ega bo'lishi mumkin. Masalan, uy xo'jaliklarining daromadlari yoki aktivlari kabi bir-biridan juda farq qiladigan statistikani tushunishda o'rtacha qiymat juda kam yoki juda past ko'rsatkichlar bilan farq qilishi mumkin. Median daromad Masalan, "odatdagi" daromad nima ekanligini taklif qilishning eng yaxshi usuli bo'lishi mumkin, shuning uchun median markaziy ahamiyatga ega ishonchli statistika, eng ko'pi kabi chidamli statistik, ega bo'lgan buzilish nuqtasi 50% dan: ma'lumotlar yarmidan ko'pi bulg'angan ekan, mediya o'zboshimchalik bilan katta yoki kichik natija bermaydi.

Sonli ma'lumotlar to'plami

Raqamlarning cheklangan ro'yxatining medaniyasi bu raqamlar eng kichikdan kattagacha tartibda keltirilganida "o'rta" raqam hisoblanadi.

Agar toq sonli kuzatuvlar bo'lsa, o'rtasi tanlanadi. Masalan, raqamlar ro'yxatini ko'rib chiqing

1, 3, 3, 6, 7, 8, 9

Ushbu ro'yxatda etti raqam mavjud. Mediana ularning to'rtinchisi, ya'ni 6 ga teng.

Agar kuzatuvlarning juft soni bo'lsa, unda bitta o'rtacha qiymat yo'q; keyin median odatda deb belgilanadi anglatadi ikkita o'rta qiymatdan.^[1][2] Masalan, ma'lumotlar to'plamida

1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9

median - bu o'rtadagi ikkita raqamning o'rtacha ma'nosi: bu shunday ${displaystyle (4 + 5) / 2}$, bu ${displaystyle 4.5}$. (Ko'proq texnik ma'noda, bu medianni to'liq deb talqin qiladi qirqilgan o'rta darajadagi ). Ushbu konventsiya bilan medianani a beparvo formulasi, quyidagicha:

${displaystyle mathrm {median} (x) = {frac {1} {2}} (x_ {lfloor (n + 1) / 2floor} + x_ {lceil (n + 1) / 2ceil})}$

qayerda ${displaystyle x}$ ning buyurtma qilingan ro'yxati ${displaystyle n}$ raqamlar va ${displaystyle lfloor cdot floor}$ va ${displaystyle lceil cdot shift}$ ni belgilang pol va shipning funktsiyalari navbati bilan.

Umumiy taqqoslash o'rtacha qiymatlar [1, 2, 2, 3, 4, 7, 9]

Turi	Tavsif	Misol	Natija
O'rtacha arifmetik	Ma'lumotlar to'plamining qiymatlari soniga bo'lingan yig'indisi: ${displaystyle stsenariysi {ar {x}} = {frac {1} {n}} sum _ {i = 1} ^ {n} x_ {i}}$	(1 + 2 + 2 + 3 + 4 + 7 + 9) / 7	4
Median	Ma'lumotlar to'plamining katta va kichik yarmlarini ajratuvchi o'rtacha qiymat	1, 2, 2, 3, 4, 7, 9	3
Rejim	Ma'lumotlar to'plamidagi eng tez-tez uchraydigan qiymat	1, 2, 2, 3, 4, 7, 9	2

Rasmiy ta'rif

Rasmiy ravishda, a aholi aholining ko'pi yarmi taklif qilingan medianadan kam, ko'pi esa taklif qilingan medianadan katta bo'lgan har qanday qiymatdir. Yuqorida ko'rinib turganidek, medianlar noyob bo'lmasligi mumkin. Agar har bir to'plamda aholining yarmidan kamrog'i bo'lsa, unda aholining bir qismi noyob medianga to'liq teng keladi.

Mediani har kim uchun yaxshi aniqlangan buyurdi (bir o'lchovli) ma'lumotlar va har qanday narsadan mustaqil masofa metrikasi. Shunday qilib mediani tartiblangan, ammo sonli bo'lmagan sinflarga qo'llash mumkin (masalan, o'quvchilar A dan F gacha baholanganda o'rtacha bahoni ishlab chiqish), ammo natijalar juft sonlar bo'lsa, natijalar sinflar o'rtasida bo'lishi mumkin.

A geometrik median Boshqa tomondan, har qanday o'lchamdagi o'lchamlarda aniqlanadi. Natija namuna a'zosiga mos kelishga majbur bo'lgan tegishli kontseptsiya medoid.

Medianing keng tarqalgan standart yozuvi mavjud emas, ammo ba'zi mualliflar o'zgaruvchining medianasini aks ettiradi x yoki sifatida x͂ yoki kabi m_1/2^[1] ba'zan ham M.^[3][4] Ushbu holatlarning har qandayida, ushbu yoki boshqa belgilarni median uchun ishlatish, ular kiritilganda aniq belgilanishi kerak.

Mediana boshqalarning alohida holatidir statistik taqsimot bilan bog'liq odatiy qiymatlarni umumlashtirish usullari: bu 2-chi kvartil, 5-chi o'nlik va 50-chi foizli.

Foydalanadi

Median o'lchov sifatida ishlatilishi mumkin Manzil ekstremal qadriyatlarga kamaytirilgan ahamiyat berganda, odatda taqsimot bo'ladi qiyshaygan, haddan tashqari qiymatlar ma'lum emas yoki chetga chiquvchilar ishonchsiz, ya'ni o'lchov / transkripsiyada xatolar bo'lishi mumkin.

Masalan, ni ko'rib chiqing multiset

1, 2, 2, 2, 3, 14.

Median bu holda 2 ga teng, (bo'lgani kabi) rejimi ), va buni yaxshiroq ko'rsatkich sifatida ko'rish mumkin markaz ga qaraganda o'rtacha arifmetik ning 4 qiymati, bu qiymatlarning hammasidan bittasidan kattaroqdir. Shu bilan birga, o'rtacha taqsimotning o'rtacha qiymatiga nisbatan "ortga qarab quyruq" tomon siljiganligi haqidagi keng tarqalgan empirik munosabatlar umuman to'g'ri emas. Eng ko'p aytish mumkinki, ikkita statistika bir-biridan "juda uzoq" bo'lishi mumkin emas; qarang § vositalar va vositalar bilan bog'liq bo'lgan tengsizlik quyida.^[5]

Median to'plamdagi o'rta ma'lumotlarga asoslanganligi sababli, uni hisoblash uchun o'ta natija qiymatini bilish shart emas. Masalan, muammoni hal qilish uchun zarur bo'lgan vaqtni tekshiradigan psixologiya testida, agar ozgina odamlar ushbu vaqt ichida umuman muammoni hal qila olmagan bo'lsa, mediani hisoblash mumkin.^[6]

Mediani tushunish oson va hisoblash oson, shuningdek, ga yaqin yaqinlashish anglatadi, o'rtacha mashhurdir xulosa statistikasi yilda tavsiflovchi statistika. Shu nuqtai nazardan, o'lchov uchun bir nechta tanlov mavjud o'zgaruvchanlik: the oralig'i, kvartallar oralig'i, mutlaq og'ishni anglatadi, va o'rtacha mutlaq og'ish.

Amaliy maqsadlar uchun turli xil joylashish va tarqalish o'lchovlari ko'pincha ma'lumotlar namunasi bo'yicha tegishli populyatsiya qiymatlarini qanchalik yaxshi baholash mumkinligi asosida taqqoslanadi. Namunaviy medianadan foydalangan holda taxmin qilingan median bu borada yaxshi xususiyatlarga ega. Agar ma'lum bir populyatsiyaning taqsimlanishi taxmin qilinsa, bu odatda maqbul bo'lmasa ham, uning xususiyatlari har doim ham yaxshi bo'ladi. Masalan, bilan taqqoslash samaradorlik nomzod taxminchilarining o'rtacha miqdori statistik jihatdan samaraliroq ekanligini ko'rsatadi qachon - va faqat qachon - ma'lumotlar og'ir dumaloq tarqatish yoki tarqatish aralashmalaridan olingan ma'lumotlar bilan ifloslanmagan.^{[iqtibos kerak ]} Shunda ham median minimal dispersiya o'rtacha bilan taqqoslaganda 64% samaradorlikka ega (katta normal namunalar uchun), ya'ni medianning dispersiyasi o'rtacha dispersiyadan ~ 50% ko'proq bo'ladi.^[7][8]

Ehtimollar taqsimoti

Ixtiyoriy ehtimollik zichligi funktsiyasining rejimi, medianasi va o'rtacha qiymatining geometrik vizualizatsiyasi^[9]

Har qanday kishi uchun haqiqiy - baholangan ehtimollik taqsimoti bilan kümülatif taqsimlash funktsiyasi  F, median har qanday haqiqiy son sifatida aniqlanadim bu tengsizlikni qondiradigan

${displaystyle int _ {(- infty, m]} dF (x) geq {frac {1} {2}} {ext {and}} int _ {[m, infty)} dF (x) geq {frac {1 } {2}}}$.

Ekvivalent iboralar tasodifiy o'zgaruvchidan foydalanadi X ga ko'ra taqsimlanadi F:

${displaystyle operatorname {P} (Xleq m) geq {frac {1} {2}} {ext {and}} operatorname {P} (Xgeq m) geq {frac {1} {2}}}$

Ushbu ta'rif talab qilinmasligini unutmang X ega bo'lish mutlaqo doimiy tarqatish (unda a bor ehtimollik zichligi funktsiyasi ƒ), va buning uchun a talab qilinmaydi alohida. Avvalgi holatda, tengsizlikni tenglikka ko'tarish mumkin: o'rtacha qondiradi

${displaystyle operator nomi {P} (Xleq m) = int _ {- infty} ^ {m} {f (x), dx} = {frac {1} {2}} = int _ {m} ^ {infty} { f (x), dx} = operator nomi {P} (Xgeq m)}$.

Har qanday ehtimollik taqsimoti kuni R kamida bitta medianga ega, ammo patologik holatlarda bir nechta median bo'lishi mumkin: agar F oralig'ida doimiy 1/2 (shunday qilib) ƒ= 0 u erda), u holda bu intervalning istalgan qiymati medianaga teng bo'ladi.

Muayyan taqsimotlarning medianlari

Ayrim turdagi taqsimotlarning medianlarini ularning parametrlaridan osonlikcha hisoblash mumkin; Bundan tashqari, ular ba'zi bir tarqatish uchun ham mavjud, masalan, aniq belgilangan o'rtacha yo'q Koshi taqsimoti:

• Nosimmetrik o'rtacha unimodal tarqatish rejimiga to'g'ri keladi.
• A ning medianasi nosimmetrik taqsimot degan ma'noni anglatadi m shuningdek, qiymatni oladi m.
  • A ning medianasi normal taqsimot o'rtacha bilan m va dispersiya σ² m dir. Aslida, normal taqsimot uchun o'rtacha = median = rejim.
  • A ning medianasi bir xil taqsimlash oralig'ida [a, b] (a + b) / 2, bu ham o'rtacha.
• A ning medianasi Koshi taqsimoti joylashish parametri bilan x₀ va o'lchov parametri y bux₀, joylashish parametri.
• A ning medianasi kuch qonuni taqsimoti x^−a, ko'rsatkich bilan a > 1 2 ga teng^{1/(a − 1)}x_min, qayerda x_min quvvat qonuni bajaradigan minimal qiymatdir^[10]
• O'rtacha med eksponensial taqsimot bilan tezlik parametri λ 2 ning tabiiy logaritmasi stavka parametriga bo'linadi: λ⁻¹ln 2.
• A ning medianasi Weibull tarqatish shakl parametri bilan k va o'lchov parametri λ buλ(ln 2)^1/k.

Populyatsiyalar

Optimallik xususiyati

The mutlaq xato degani haqiqiy o'zgaruvchining v ga nisbatan tasodifiy o'zgaruvchi  X bu

${displaystyle E (chap | X-cight |),}$

Ehtimolligini taqsimlash sharti bilan X shunday bo'lsa, yuqoridagi kutish mavjud bo'ladi m medianidir X agar va faqat agar m ga nisbatan o'rtacha absolyut xatoning minimayzeridir X.^[11] Jumladan, m agar shunday bo'lsa va faqat shunday bo'lsa, bu o'rtacha vositadir m mutlaq og'ishlarning o'rtacha arifmetik qiymatini minimallashtiradi.^[12]

Umuman olganda, median minimal deb ta'riflanadi

${displaystyle E (| X-c | - | X |),}$

Quyidagi bo'limda muhokama qilinganidek ko'p o'zgaruvchan medianlar (xususan, fazoviy median ).

Medianing ushbu optimallashtirishga asoslangan ta'rifi statistik ma'lumotlarni tahlil qilishda foydalidir, masalan k- medianlar klasterlash.

Vositalar va medianlar bilan bog'liq bo'lgan tengsizlik

Taqqoslash anglatadi, median va rejimi ikkitadan normal taqsimotlar boshqacha bilan qiyshiqlik

Agar taqsimot cheklangan dispersiyaga ega bo'lsa, u holda mediana orasidagi masofa ${displaystyle {ilde {X}}}$ va o'rtacha ${displaystyle {ar {X}}}$ bittasi bilan chegaralangan standart og'ish.

Ushbu chegarani Mallou isbotladi,^[13] kim ishlatgan Jensen tengsizligi quyidagicha ikki marta. | · | Dan foydalanish uchun mutlaq qiymat, bizda ... bor

${displaystyle {egin {aligned} | mu -m | = | operator nomi {E} (Xm) | & leq operatorname {E} (| Xm |) & leq operatorname {E} (| X-mu |) & leq {sqrt { operator nomi {E} left ((X-mu) ^ {2} ight)}} = sigma .end {aligned}}}$

Birinchi va uchinchi tengsizliklar Jensenning har bir qavariq bo'lgan mutlaq-qiymat funktsiyasi va kvadrat funktsiyasiga nisbatan qo'llanilgan tengsizligidan kelib chiqadi. Ikkinchi tengsizlik, medianani minimallashtirishdan kelib chiqadi mutlaq og'ish funktsiya ${displaystyle amapsto operator nomi {E} (| X-a |)}$.

Mallowning isboti tengsizlikning ko'p o'zgaruvchan versiyasini olish uchun umumlashtirilishi mumkin^[14] oddiy qiymatni a bilan almashtirish orqali norma:

${displaystyle | mu -m | leq {sqrt {operatorname {E} left (| X-mu | ^ {2} ight)}} = {sqrt {operatorname {trace} left (operatorname {var} (X) ight)} }}$

qayerda m a fazoviy median, ya'ni funktsiyani minimallashtiruvchi ${displaystyle amapsto operator nomi {E} (| X-a |).,}$ Ma'lumotlar to'plamining kattaligi ikki yoki undan ortiq bo'lsa, fazoviy median noyobdir.^[15][16]

Muqobil dalil bir tomonlama Chebyshev tengsizligidan foydalanadi; u paydo bo'ladi joylashuv va o'lchov parametrlari bo'yicha tengsizlik. Ushbu formula to'g'ridan-to'g'ri quyidagidan kelib chiqadi Kantellining tengsizligi.^[17]

Unimodal tarqatish

Ishi uchun unimodal taqsimotlarda, o'rtacha va o'rtacha o'rtasidagi masofani aniqroq chegaralash mumkin:

${displaystyle left | {ilde {X}} - {ar {X}} ight | leq left ({frac {3} {5}} ight) ^ {frac {1} {2}} sigma taxminan 0.7746sigma}$.^[18]

Median va rejim o'rtasida o'xshash munosabatlar mavjud:

${displaystyle left | {ilde {X}} - mathrm {mode} ight | leq 3 ^ {frac {1} {2}} sigma taxminan 1.732sigma.}$

Jensenning medianlar uchun tengsizligi

Jensen tengsizligi shuni ko'rsatadiki, har qanday tasodifiy o'zgaruvchi uchun X cheklangan umid bilan E[X] va har qanday qavariq funktsiya uchun f

${displaystyle f [E (x)] leq E [f (x)]}$

Ushbu tengsizlik o'rtacha uchun ham umumlashtiriladi. Biz funktsiya deymiz f: ℝ → ℝ a C funktsiyasi agar bo'lsa, kimdir uchun t,

${displaystyle f ^ {- 1} chap (, (- infty, t], ight) = {xin mathbb {R} f (x) leq t}}$

a yopiq oraliq (a-ning degenerativ holatlariga yo'l qo'yish bitta nuqta yoki an bo'sh to'plam ). Har bir C funktsiyasi qavariq, ammo teskari tutilmaydi. Agar f C funktsiyasi, keyin

${displaystyle f (operator nomi {Median} [X]) leq operator nomi {Median} [f (X)]}$

Agar medianlar noyob bo'lmasa, bayonot tegishli suprema uchun qo'llaniladi.^[19]

Namunalar uchun medianlar

O'rtacha namuna

Namunaviy medianni samarali hisoblash

Garchi; .. bo'lsa ham taqqoslash-saralash n buyumlar talab qiladi Ω (n jurnal n) operatsiyalar, tanlash algoritmlari hisoblashi mumkin keng kichigi n buyumlar faqat bilan Θ (n) operatsiyalar. Bunga median kiradi, ya'ni n/2buyurtma statistikasi (yoki juft sonli namunalar uchun o'rtacha arifmetik ikkita o'rta tartibdagi statistik ma'lumotlardan).^[20]

Tanlash algoritmlari hali ham talabning salbiy tomoniga ega Ω (n) xotira, ya'ni ular to'liq namunani (yoki uning chiziqli o'lchamdagi qismini) xotirada saqlashlari kerak. Vaqtning chiziqli talabi bilan bir qatorda, bu taqiqlovchi bo'lishi mumkinligi sababli, medianing taxminiy bir necha protseduralari ishlab chiqilgan. Oddiy - uchta qoidaning medianasi, bu medianani uch elementli pastki namunaning medianasi deb baholaydi; bu odatda subroutin sifatida ishlatiladi tezkor saralash algoritmi, bu uning kiritish o'rtacha qiymatini ishlatadi. Yana ishonchli taxminchi bu Tukey "s ichkaridacheklangan rekursiya bilan qo'llaniladigan uchta qoidaning medianasi:^[21] agar A sifatida joylashtirilgan namuna qator va

med3 (A) = o'rtacha (A[1], A[n/2], A[n]),

keyin

yonida (A) = med3 (med3 (A[1 ... 1/3n]), med3 (A[1/3n ... 2/3n]), med3 (A[2/3n ... n]))

The davolovchi o'rtacha uchun taxminiy hisoblanadi, bu chiziqli vaqtni talab qiladi, ammo sub-chiziqli xotira, namuna ustida bitta o'tishda ishlaydi.^[22]

Namuna olishni taqsimlash

Namunaviy o'rtacha va namunaviy medianing taqsimotlari quyidagicha aniqlandi Laplas.^[23] Zichlik funktsiyasiga ega bo'lgan populyatsiyadan o'rtacha medianing taqsimlanishi ${displaystyle f (x)}$ o'rtacha bilan asimptotik normaldir ${displaystyle m}$ va dispersiya^[24]

${displaystyle {frac {1} {4nf (m) ^ {2}}}}$

qayerda ${displaystyle m}$ medianidir ${displaystyle f (x)}$ va ${displaystyle n}$ namuna hajmi. Zamonaviy dalil quyida keltirilgan. Laplasning natijasi endi alohida holat sifatida tushuniladi ixtiyoriy kvantilarning asimptotik taqsimoti.

Oddiy namunalar uchun zichlik ${displaystyle f (m) = 1 / {sqrt {2pi sigma ^ {2}}}}$Shunday qilib, katta namunalar uchun medianing dispersiyasi teng bo'ladi ${displaystyle ({pi} / {2}) cdot (sigma ^ {2} / n).}$^[7] (Shuningdek, bo'limga qarang #Samaradorlik quyida.)

Asimptotik taqsimotning chiqarilishi

Biz namuna hajmini g'alati raqam sifatida qabul qilamiz ${displaystyle N = 2n + 1}$ va bizning o'zgaruvchimizni uzluksiz deb hisoblaymiz; diskret o'zgaruvchilar holati formulasi quyida keltirilgan § Ampirik mahalliy zichlik. Namuna "medianadan pastda", "medianada" va "medianadan yuqori" deb umumlashtirilishi mumkin, bu ehtimolliklar bilan trinomial taqsimotga mos keladi. ${displaystyle F (v-1)}$, ${displaystyle f (v)}$ va ${displaystyle 1-F (v)}$. Uzluksiz o'zgaruvchi uchun bir nechta namunaviy qiymatlarning medianaga to'liq teng bo'lish ehtimoli 0 ga teng, shuning uchun nuqtadagi zichlikni hisoblash mumkin ${displaystyle v}$ to'g'ridan-to'g'ri trinomial taqsimotdan:

${displaystyle Pr [operator nomi {Median} = v], dv = {frac {(2n + 1)!} {n! n!}} F (v) ^ {n} (1-F (v)) ^ {n } f (v), dv}$.

Endi biz beta-funktsiyani taqdim etamiz. Butun sonli argumentlar uchun ${displaystyle alfa}$ va ${displaystyle eta}$, buni quyidagicha ifodalash mumkin ${displaystyle mathrm {B} (alfa, eta) = {frac {(alfa -1)! (eta -1)!} {(alfa + eta -1)!}}}$. Bundan tashqari, buni eslang ${displaystyle f (v), dv = dF (v)}$. Ushbu aloqalardan foydalanish va ikkalasini ham belgilash ${displaystyle alfa}$ va ${displaystyle eta}$ ga teng ${displaystyle n + 1}$ oxirgi ifodani shunday yozishga imkon beradi

${displaystyle {frac {F (v) ^ {n} (1-F (v)) ^ {n}} {mathrm {B} (n + 1, n + 1)}}, dF (v)}$

Shuning uchun medianing zichlik funktsiyasi nosimmetrik beta-taqsimotdir oldinga surildi tomonidan ${displaystyle F}$. Uning o'rtacha qiymati, biz kutganimizdek, 0,5 ga teng va uning farqi ${displaystyle 1 / (4 (N + 2))}$. Tomonidan zanjir qoidasi, namunaviy medianing mos keladigan dispersiyasi

${displaystyle {frac {1} {4 (N + 2) f (m) ^ {2}}}}$.

Qo'shimcha 2 ahamiyatsiz chegarada.

Ampirik mahalliy zichlik

Amalda, funktsiyalar ${displaystyle f}$ va ${displaystyle F}$ ko'pincha ma'lum emas yoki taxmin qilinmaydi. Biroq, ularni kuzatilgan chastota taqsimotidan hisoblash mumkin. Ushbu bo'limda biz misol keltiramiz. 3800 ta (diskret qiymatli) kuzatuvlar namunasini aks ettiruvchi quyidagi jadvalni ko'rib chiqing:

Kuzatishlar alohida-alohida baholanganligi sababli, medianing aniq taqsimlanishini qurish yuqoridagi ifodaning darhol tarjimasi emas. ${displaystyle Pr (operator nomi {Median} = v)}$; kishi o'z namunasida medianing bir nechta holatlariga ega bo'lishi mumkin (va odatda shunday bo'ladi). Shunday qilib, biz ushbu barcha imkoniyatlarni jamlashimiz kerak:

${displaystyle Pr (operator nomi {Median} = v) = sum _ {i = 0} ^ {n} sum _ {k = 0} ^ {n} {frac {N!} {i! (Nik)! k!} } F (v-1) ^ {i} (1-F (v)) ^ {k} f (v) ^ {Nik}}$

Bu yerda, men bu o'rtacha va nuqtadan qat'iy ravishda kamroq ball k bu raqam juda katta.

Ushbu dastlabki tanlovlardan foydalanib, namuna o'lchamining o'rtacha va medianing standart xatolariga ta'sirini o'rganish mumkin. Kuzatilgan o'rtacha 3,16, kuzatilgan xom median 3 va kuzatilgan interpolyatsiya qilingan median 3,174. Quyidagi jadvalda taqqoslash statistikasi keltirilgan.

Medianing kutilayotgan qiymati namuna kattalashganligi sababli biroz pasayadi, kutilganidek o'rtacha va o'rtacha qiymatdagi xatolar namuna o'lchamining teskari kvadrat ildiziga mutanosib bo'ladi. Asimptotik yaqinlashish ehtiyotkorlik nuqtai nazaridan standart xatoni oshirib yuborish orqali xato qiladi.

Namunaviy ma'lumotlardan farqni baholash

Ning qiymati ${displaystyle (2f (x)) ^ {- 2}}$- ning asimptotik qiymati ${displaystyle n ^ {- {frac {1} {2}}} (u -m)}$ qayerda ${displaystyle u}$ populyatsiya medianidir - bir nechta mualliflar tomonidan o'rganilgan. Standart "bitta o'chirish" pichoq usul ishlab chiqaradi nomuvofiq natijalar.^[25] Shu bilan bir qatorda - "o'chirish k" usuli - bu erda ${displaystyle k}$ namuna hajmi bilan o'sishi asimptotik jihatdan izchil ekanligi ko'rsatilgan.^[26] Ushbu usul katta ma'lumotlar to'plamlari uchun hisoblash uchun qimmat bo'lishi mumkin. Bootstrap bahosi izchil ekanligi ma'lum,^[27] lekin juda sekin birlashadi (buyurtma ning ${displaystyle n ^ {- {frac {1} {4}}}}$).^[28] Boshqa usullar taklif qilingan, ammo ularning xatti-harakatlari katta va kichik namunalar o'rtasida farq qilishi mumkin.^[29]

Samaradorlik

The samaradorlik O'rtacha dispersiyaning medianing dispersiyasiga nisbati sifatida o'lchangan namunadagi medianing tanlanganligi va populyatsiyaning asosiy taqsimlanishiga bog'liq. Hajmi namunasi uchun ${displaystyle N = 2n + 1}$ dan normal taqsimot, katta N uchun samaradorlik

${displaystyle {frac {2} {pi}} {frac {N + 2} {N}}}$

Samaradorlik moyil ${displaystyle {frac {2} {pi}}}$ kabi ${displaystyle N}$ cheksizlikka intiladi.

Boshqacha qilib aytganda, medianing nisbiy dispersiyasi bo'ladi ${displaystyle pi / 2approx 1.57}$, yoki o'rtacha - nisbiy dispersiyasidan 57% ko'proq standart xato median bo'ladi ${displaystyle (pi / 2) ^ {frac {1} {2}} taxminan 1.25}$yoki 25 foizga katta o'rtacha xato, ${displaystyle sigma / {sqrt {n}}}$ (shuningdek, bo'limga qarang # Namuna taqsimoti yuqorida.).^[30]

Boshqa taxminchilar

Bir xil o'zgaruvchan tarqatish uchun nosimmetrik taxminan bitta median Xodjes –Lemmann tahminchisi a mustahkam va juda yuqori samarali baholovchi aholi o'rtacha.^[31]

Agar ma'lumotlar a bilan ifodalangan bo'lsa statistik model ma'lum bir oilani belgilash ehtimollik taqsimoti, so'ngra medianing taxminlarini ushbu ehtimollik taqsimoti oilasini ma'lumotlarga moslashtirish va o'rnatilgan taqsimotning nazariy medianasini hisoblash orqali olish mumkin.^{[iqtibos kerak ]} Pareto interpolatsiyasi aholiga ega deb taxmin qilinganida, bu dastur Pareto tarqatish.

Ko'p o'zgaruvchan o'rtacha

Ilgari, ushbu maqolada namuna yoki populyatsiya bir o'lchovli bo'lgan yagona o'zgaruvchan o'rtacha muhokama qilingan. O'lchov ikki yoki undan yuqori bo'lsa, bitta o'zgaruvchan medianing ta'rifini kengaytiradigan bir nechta tushunchalar mavjud; o'lchov aynan bir xil bo'lganda, har bir bunday ko'p o'zgaruvchan median bir o'zgaruvchili medianaga rozi bo'ladi.^{[31][32][33][34]}

Marginal median

Marginal mediana belgilangan koordinatalar to'plamiga nisbatan aniqlangan vektorlar uchun aniqlanadi. Marginal medianing vektorlari aniqlanadi, ularning tarkibiy qismlari bir o'zgaruvchili medianadan iborat. Marginal mediani hisoblash oson va uning xususiyatlari Puri va Sen tomonidan o'rganilgan.^[31][35]

Geometrik mediana

The geometrik median namuna nuqtalarining diskret to'plami ${displaystyle x_ {1}, ldots x_ {N}}$ Evklid fazosida^[a] tanlangan nuqtalargacha bo'lgan masofalar yig'indisini minimallashtirish nuqtasi.

${displaystyle {hat {mu}} = {underset {mu in mathbb {R} ^ {m}} {operatorname {arg, min}}} sum _ {n = 1} ^ {N} left | mu -x_ {n } tun | _ {2}}$

Marginal medianing farqli o'laroq, geometrik medianasi ekvariant Evklidga nisbatan o'xshashlik o'zgarishlari kabi tarjimalar va aylanishlar.

Markaziy nuqta

Medianing yuqori o'lchamlarda muqobil umumlashtirilishi bu markaziy nuqta.

Medianga tegishli boshqa tushunchalar

Interpolatsiyalangan median

Diskret o'zgaruvchiga murojaat qilishda ba'zida kuzatilgan qiymatlarni asosiy doimiy intervallarning o'rtacha nuqtalari deb hisoblash foydali bo'ladi. Bunga Likert shkalasi misol qilib keltirilgan bo'lib, unda fikrlar yoki imtiyozlar belgilangan miqdordagi mumkin bo'lgan javoblar miqdori bilan ifodalanadi. Agar shkala musbat tamsayılardan iborat bo'lsa, 3 ta kuzatuv 2,50 dan 3,50 gacha bo'lgan oraliqni ifodalaydi. Asosiy o'zgaruvchining o'rtacha qiymatini taxmin qilish mumkin. Agar, masalan, kuzatuvlarning 22% 2 yoki undan past qiymatga ega bo'lsa va 55,0% 3 yoki undan pastroq bo'lsa (demak, 33% 3 qiymatga ega), demak, o'rtacha ${displaystyle m}$ mediani eng kichik qiymati bo'lgani uchun 3 ga teng ${displaystyle x}$ buning uchun ${displaystyle F (x)}$ yarmidan kattaroqdir. Ammo interpolatsiya qilingan median 2,50 dan 3,50 gacha. Dastlab biz interval kengligining yarmini qo'shamiz ${displaystyle w}$ median intervalining yuqori chegarasini olish uchun medianaga. Keyin biz 50% belgisidan yuqori bo'lgan 33% ulushiga teng bo'lgan oraliq kengligining bu ulushini chiqaramiz. Boshqacha qilib aytganda, biz kenglik oralig'ini kuzatuvlar soniga mutanosib ravishda taqsimlaymiz. Bu holda 33% medianing ostidan 28% ga va undan 5% yuqoriga bo'linadi, shuning uchun intervallangan mediani 3.35 ga etkazish uchun 3.50 yuqori chegarasidan interval kengligining 5/33 qismini olib tashlaymiz. Rasmiy ravishda, agar qiymatlar bo'lsa ${displaystyle f (x)}$ ma'lum, interpolatsiyalangan medianni hisoblash mumkin

${displaystyle m_ {ext {int}} = m + wleft [{frac {1} {2}} - {frac {F (m) - {frac {1} {2}}} {f (m)}} ight ].}$

Shu bilan bir qatorda, agar kuzatilgan namunada mavjud bo'lsa ${displaystyle k}$ o'rtacha toifadan yuqori ball, ${displaystyle j}$ undagi ballar va ${displaystyle i}$ uning ostidagi ballar, keyin interpolyatsiya qilingan medianalar tomonidan berilgan

${displaystyle m_ {ext {int}} = m- {frac {w} {2}} chap [{frac {k-i} {j}} ight].}$

Psevdo-median

Bir xil o'zgaruvchan tarqatish uchun nosimmetrik taxminan bitta median Xodjes –Lemmann tahminchisi aholi o'rtacha ko'rsatkichlarini ishonchli va yuqori samaradorlik bilan baholovchi hisoblanadi; nosimmetrik taqsimot uchun Hodges-Lehmann tahminchisi aholining ishonchli va yuqori samarali baholovchisidir. psevdo-mediannosimmetrik taqsimotning medianasi va populyatsiya medianiga yaqin bo'lgan.^[37] Hodges-Lehmann taxminchisi ko'p o'zgaruvchan taqsimotlarga umumlashtirildi.^[38]

Regressiya variantlari

The Theil-Sen taxminchi uchun usul mustahkam chiziqli regressiya medianlarini topishga asoslangan yon bag'irlari.^[39]

Median filtri

Kontekstida tasvirni qayta ishlash ning monoxrom raster tasvirlar deb nomlanuvchi shovqin turi mavjud tuz va qalampir shovqini, har bir piksel mustaqil ravishda qora (ba'zi bir kichik ehtimollik bilan) yoki oq rangga (ba'zi bir kichik ehtimollik bilan) aylanib, aks holda o'zgarmagan holda (ehtimollik 1 ga yaqin). Mahallalarning o'rtacha qiymatlaridan (3 × 3 kvadrat kabi) qurilgan tasvir samarali bo'lishi mumkin shovqinni kamaytirish Ushbu holatda.^{[iqtibos kerak ]}

Klaster tahlili

Yilda klaster tahlili, k-medianlar klasterlash algoritm klasterlarni aniqlash usulini taqdim etadi, bunda ishlatiladigan klaster-vositalar orasidagi masofani maksimal darajaga ko'tarish mezoni k - klasterlash degani, klaster-medianlar orasidagi masofani maksimal darajaga ko'tarish bilan almashtiriladi.

Median-median chiziq

Bu mustahkam regressiya usuli. Ushbu g'oya ilgari paydo bo'lgan Vald 1940 yilda ikki parametrli ma'lumotlar to'plamini mustaqil parametr qiymatiga qarab ikkiga bo'linishni taklif qildi ${displaystyle x}$: qiymatlari o'rtacha qiymatdan chap yarmi va qiymatlari medianadan katta bo'lgan o'ng yarmi.^[40] U qaramog'idagi vositalarni olishni taklif qildi ${displaystyle y}$ va mustaqil ${displaystyle x}$ chap va o'ng yarmlarning o'zgaruvchilari va ushbu ikki nuqtani birlashtirgan chiziqning qiyaligini taxmin qilish. Keyin chiziq ma'lumotlar to'plamidagi ko'pchilik nuqtalarga mos ravishda sozlanishi mumkin.

1942 yilda Nair va Shrivastava shunga o'xshash g'oyani taklif qildilar, ammo buning o'rniga quyi namunalarni hisoblashdan oldin namunani uchta teng qismga bo'lishni yoqladilar.^[41] Braun va Mood 1951 yilda ikkita kichik namunaning medianlaridan ko'ra vositalaridan foydalanish g'oyasini taklif qilishdi.^[42] Tukey ushbu g'oyalarni birlashtirdi va namunani uchta teng o'lchamdagi pastki namunalarga ajratishni va pastki namunalarning medianalariga qarab chiziqni baholashni tavsiya qildi.^[43]

O'rtacha xolis taxminchilar

Har qanday anglatadi- xolis tahminchi minimallashtiradi xavf (kutilgan yo'qotish ) kvadrat-xatoga nisbatan yo'qotish funktsiyasi tomonidan kuzatilganidek Gauss. A o'rtacha- xolis tahminchi ga nisbatan xavfni minimallashtiradi mutlaq og'ish tomonidan kuzatilganidek, yo'qotish funktsiyasi Laplas. Boshqalar yo'qotish funktsiyalari ichida ishlatiladi statistik nazariya, xususan ishonchli statistika.

O'rtacha xolis taxminchilar nazariyasi qayta tiklandi Jorj V. Braun 1947 yilda:^[44]

Bir o'lchovli parametr θ ning bahosi o'rtacha xolis deb aytiladi, agar sobit for uchun smeta taqsimotining medianasi θ qiymatida bo'lsa; ya'ni, smeta qanchalik yuqori bo'lsa, shunchalik kam baholanadi. Ushbu talab ko'pgina maqsadlarda o'rtacha xolis bo'lmagan talabni bajarish kabi ko'rinadi va birma-bir o'zgarishda o'zgarmas bo'lgan qo'shimcha xususiyatga ega.

— sahifa 584

O'rtacha xolis baho beruvchilarning boshqa xususiyatlari haqida xabar berilgan.^{[45][46][47][48]} Medianaviy xolis tahminchilar o'zgarmasdir yakkama-yakka o'zgartirishlar.

O'rtacha xolis baho beruvchilarni maqbul (aniq ma'noda o'rtacha xolis bo'lmagan taxminchilar uchun minimal dispersiya xususiyatiga o'xshash) taxmin qilish usullarini yaratish usullari mavjud. Bunday tuzilmalar ehtimollik taqsimotlari uchun mavjud monotonlik ehtimoli-funktsiyalari.^[49][50] Bunday protseduralardan biri analogining analogidir Rao - Blekuell protsedurasi o'rtacha xolis hisoblagichlar uchun: Protsedura Rao-Blekvell protsedurasiga qaraganda ehtimollik taqsimotining kichik klassi uchun amal qiladi, ammo katta sinf uchun yo'qotish funktsiyalari.^[51]

Tarix

Qadimgi yaqin sharqdagi ilmiy tadqiqotchilar xulosaviy statistikani umuman ishlatmagan ko'rinadi, aksincha, turli xil hodisalarni birlashtirgan kengroq nazariya bilan maksimal izchillikni ta'minlaydigan qiymatlarni tanlashdi.^[52] O'rta er dengizi (va keyinchalik, Evropa) ilmiy hamjamiyati ichida o'rtacha ko'rsatkichlar kabi statistik ma'lumotlar asosan o'rta asr va zamonaviy zamonaviy rivojlanishdir. (Evropadan tashqaridagi medianing tarixi va uning salaflari nisbatan o'rganilmagan bo'lib qolmoqda.)

Mediana g'oyasi XIII asrda paydo bo'lgan Talmud, divergentni adolatli tahlil qilish uchun baholash.^[53][54] Biroq, kontseptsiya keng ilmiy jamoatchilikka tarqalmadi.

Buning o'rniga, zamonaviy medianing eng yaqin ajdodi bu o'rta darajadagi tomonidan ixtiro qilingan Al-Beruniy.^[55]:31[56] Al-Beruniy asarining keyingi olimlarga etkazilishi aniq emas. Al-Beruniy o'z texnikasini tahlil qilish u o'z ishini nashr etgandan so'ng, aksariyat tahlilchilar o'zlarining natijalaridan kelib chiqib, ular ko'rinmasligi uchun eng noqulay qiymatni qabul qilishdi aldash.^[55]:35–8 Biroq, dengiz davomida navigatsiya darajasi oshdi Kashfiyot yoshi shuni anglatadiki, kema navigatorlari tobora dushmanlik sohillariga nisbatan noqulay ob-havo sharoitida kenglikni aniqlashga urinishlari kerak edi, bu esa xulosaviy statistikaga bo'lgan qiziqishni qayta tiklanishiga olib keldi. Qayta kashf etilgan bo'ladimi yoki mustaqil ravishda ixtiro qilingan bo'ladimi, o'rta masofa Harriotning "Raleining Gvineyaga sayohati uchun ko'rsatmalar, 1595" da dengiz navigatorlariga tavsiya etiladi.^[55]:45–8

Mediananing g'oyasi birinchi bo'lib paydo bo'lishi mumkin Edvard Rayt 1599 kitob Navigatsiya paytida aniqlangan xatolar haqida bo'limda kompas navigatsiya. Rayt o'lchangan qiymatlarni bekor qilishni istamadi va ehtimol, medianing ma'lumotlar to'plamiga nisbatan ko'proq qismini o'z ichiga olganligini his qilgan bo'lishi mumkin. o'rta darajadagi - to'g'ri bo'lishi ehtimoli ko'proq edi. Biroq, Rayt o'zining texnikasidan foydalanganligi haqida misollar keltirmadi, chunki u zamonaviy median tushunchasini ta'riflaganligini tekshirishni qiyinlashtirdi.^[52][56][b] Median (ehtimollik doirasida) albatta yozishmalarida paydo bo'ldi Kristiya Gyuygens, ammo noo'rin statistikaga misol sifatida aktuar amaliyoti.^[52]

Medianing dastlabki tavsiyasi 1757 yilga to'g'ri keladi Rojer Jozef Boskovich ga asoslangan regressiya usulini ishlab chiqdi L¹ norma va shuning uchun medianga bevosita bog'liq.^[52][57] 1774 yilda, Laplas bu istakni aniq ko'rsatdi: u mediani orqa tomonning qiymatini standart baholovchi sifatida ishlatishni taklif qildi PDF. Muayyan mezon xatoning kutilgan hajmini minimallashtirish edi; ${displaystyle | alfa -alpha ^ {*} |}$ qayerda ${displaystyle alfa ^ {*}}$ taxminiy hisoblanadi va ${displaystyle alfa}$ haqiqiy qiymat. Shu maqsadda Laplas 1800-yillarning boshlarida ikkala namuna o'rtacha va o'rtacha medianing taqsimotlarini aniqladi.^[23][58] Biroq, o'n yil o'tgach, Gauss va Legendre ishlab chiqilgan eng kichik kvadratchalar minimallashtiradigan usul ${displaystyle (alfa -alpha ^ {*}) ^ {2}}$ o'rtacha qiymatni olish. Regressiya sharoitida Gauss va Legendrning yangiliklari juda oson hisoblashni taklif etadi. Binobarin, Laplacesning taklifi odatda ko'tarilguncha rad etildi hisoblash moslamalari 150 yil o'tgach (va bu hali ham kamdan-kam uchraydigan algoritm).^[59]

Antuan Avgustin Kurso 1843 yilda birinchi bo'ldi^[60] atamani ishlatish o'rtacha (valeur médiane) ehtimollik taqsimotini ikkita teng yarmiga ajratadigan qiymat uchun. Gustav Teodor Fechner mediani ishlatgan (Centralwerth) sotsiologik va psixologik hodisalarda.^[61] Ilgari u faqat astronomiya va tegishli sohalarda ishlatilgan. Gustav Fechner ilgari Laplas tomonidan ishlatilgan bo'lsa ham, ma'lumotlarning rasmiy tahlilida medianani ommalashtirdi,^[61] va median tomonidan darslikda paydo bo'ldi F. Y. Edgevort.^[62] Frensis Galton inglizcha atamadan foydalangan o'rtacha 1881 yilda,^[63][64] ilgari atamalarni ishlatgan o'rtacha eng katta qiymat 1869 yilda va o'rta 1880 yilda.^[65][66]

Statistika mutaxassislari intuitiv ravshanligi va qo'lda hisoblash qulayligi uchun 19-asr davomida medianlardan intensiv foydalanishni rag'batlantirdilar. Biroq, median tushunchasi yuqori momentlar nazariyasi bilan bir qatorda o'rtacha arifmetik qiladi va kompyuter bilan hisoblash ancha qiyin. Natijada, o'rtacha 20-asr davomida o'rtacha arifmetik o'rtacha o'rtacha tushunchasi sifatida barqaror ravishda almashtirildi.^[52][56]

Shuningdek qarang

• Medoidlar medianing yuqori o'lchamlarda umumlashtirilishi
• Markaziy tendentsiya
  • Anglatadi
  • Rejim
• Mutlaq og'ish
• Tahminchining tarafkashligi
• O'lchov konsentratsiyasi uchun Lipschits funktsiyalari
• Median (geometriya)
• Median grafigi
• Median qidiruv
• O'rtacha nishab
• Median saylovchilar nazariyasi
• Og'irligi o'rtacha

Izohlar

Adabiyotlar

Tashqi havolalar

• "Median (in statistics)", Matematika entsiklopediyasi, EMS Press, 2001 [1994]
• Median as a weighted arithmetic mean of all Sample Observations
• On-line calculator
• Calculating the median
• A problem involving the mean, the median, and the mode.
• Vayshteyn, Erik V. "Statistical Median". MathWorld.
• Python skript for Median computations and daromadlar tengsizligi ko'rsatkichlari
• Fast Computation of the Median by Successive Binning
• "O'rtacha, o'rtacha, rejim va skewness", A tutorial devised for first-year psychology students at Oxford University, based on a worked example.
• The Complex SAT Math Problem Even the College Board Got Wrong: Andrew Daniels in Mashhur mexanika

This article incorporates material from Median of a distribution on PlanetMath, ostida litsenziyalangan Creative Commons Attribution / Share-Alike litsenziyasi.