Сгенерируй тест для школьников с учетом следующих параметров:
1. Предмет: Теория вероятности
2. Тема теста: Стандартное отклонение числового набора
3. Класс учеников: 8
4. Типы вопросов в тесте: Открытый вопрос
5. Количество вопросов: 6
6. Выводить ли тест с ответами: Да
Ниже приведён тест на тему Стандартное отклонение числового набора. Тип вопросов – открытые. 6 вопросов. Ответы приведены после каждого вопроса.
1) Дан набор чисел: 5, 7, 7, 10, 12. Найдите population standard deviation (популяционное стандартное отклонение) и покажите расчёт по формуле.
Ответ:
- Среднее μ = (5 + 7 + 7 + 10 + 12) / 5 = 8.2
- Отклонения: -3.2, -1.2, -1.2, 1.8, 3.8
- Квадраты отклонений: 10.24, 1.44, 1.44, 3.24, 14.44
- Сумма квадратов = 30.80
- Дисперсия (популяционная) = 30.80 / 5 = 6.16
- Стандартное отклонение σ = sqrt(6.16) ≈ 2.48
2) Дан набор: 4, 8, 6, 5, 3. Найдите sample standard deviation (выборочное стандартное отклонение) (делитель n-1) и покажите расчёт.
Ответ:
- Среднее x̄ = (4 + 8 + 6 + 5 + 3) / 5 = 5.2
- Отклонения: -1.2, 2.8, 0.8, -0.2, -2.2
- Квадраты отклонений: 1.44, 7.84, 0.64, 0.04, 4.84
- Сумма квадратов = 14.80
- Дисперсия (выборочная) = 14.80 / (5 - 1) = 3.70
- Стандартное отклонение s = sqrt(3.70) ≈ 1.92
3) Объясните на словах, что показывает стандартное отклонение.
Ответ (кратко):
- Стандартное отклонение показывает, на какой типичный величиной значения набора расходятся от среднего значения. Меньшее SD означает, что данные теснее держатся вокруг среднего; большее SD — больший разброс значений.
4) Если ко всем элементам набора прибавить одно и то же число (например, 3), как изменится стандартное отклонение? Объясните.
Ответ:
- Стандартное отклонение не изменится. При добавлении константы все значения смещаются на одно и то же число, среднее растёт на ту же константу, но расстояния от нового среднего остаются прежними.
5) Если каждый элемент набора умножить на коэффициент k (например, k = 2), как изменится стандартное отклонение?
Ответ:
- Стандартное отклонение умножится на |k|. То есть новое SD = |k| · старое SD. Например, при k = 2 SD удвоится.
6) Сравните два набора: A = 1, 2, 3, 4, 5 и B = 1, 2, 3, 4, 100. Вычислите популяционное стандартное отклонение для обоих наборов и объясните, почему один больше другого.
Ответ:
- Набор A:
- Среднее μ_A = (1+2+3+4+5)/5 = 3
- Отклонения: -2, -1, 0, 1, 2
- Квадраты: 4, 1, 0, 1, 4; сумма = 10
- Дисперсия = 10/5 = 2
- σ_A = sqrt(2) ≈ 1.41
- Набор B:
- Среднее μ_B = (1+2+3+4+100)/5 = 22
- Отклонения: -21, -20, -19, -18, 78
- Квадраты: 441, 400, 361, 324, 6084; сумма = 7610
- Дисперсия = 7610/5 = 1522
- σ_B = sqrt(1522) ≈ 39.02
- Объяснение: в наборе B есть очень большой выброс (100), который существенно увеличивает разброс значений относительно среднего. Это приводит к намного большему стандартному отклонению по сравнению с набором A, где значения равномерно распределены вокруг среднего.