【質問】数学(高校):標本平均の分散・標準偏差とはどういう意味ですか?

〔質問〕

標本平均の分散・標準偏差というのがイメージできません。
そもそもどういう意味ですか?

〔回答〕

そもそもの話として、「母集団の全数調査が現実的ではないので、数個に限ったサンプル調査をしている」ということに注意してください。
(「全国全員の学力」を「一部の人のテスト結果」から調査しているようなイメージ)

そのため、サンプル調査では調査対象に偏りがある可能性があり、必ずしも母集団と同じ平均値が得られるとは限りません。

仮に母集団全体の平均値が50(←全数調査しない限りは知ることができない数値)とし、
便宜的に、数回のサンプル調査ができたとした場合に、
・1回目:平均値 48
・2回目:平均値 51
・3回目:平均値 56
・4回目:平均値 49
・5回目:平均値 44
みたいなことが起こりえるわけです。

この 48, 51, 56, 49, 44 というデータの分散・標準偏差が「標本平均の分散・標準偏差」です。

〔補足〕

なお、調査対象が多ければ多いほど、母集団とのズレは小さくなっていきます。
例えば、母集団10,000人に対し、10人だけで調査すれば標本平均が母平均から大きくズレてしまう可能性もありますが、9,990人で調査すればほぼ母平均通りの値が得られます。

このことが、数式としては「n が大きくなれば、σ2/n の値が小さくなる(=分散・標準偏差が小さくなる)」(=母平均からのズレが小さくなる)ことに対応しています。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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