Подготовка к школе
1 класс
2 класс
3 класс
4 класс
5 класс
6 класс
7 класс
8 класс
9 класс
10 класс
11 класс
ОГЭ
ЕГЭ
Для всех
Назад

Среднее и медиана: когда среднее обманывает

Содержание

В этом уроке разберем две главные характеристики числовых данных — среднее арифметическое и медиану. Начнем с загадки. По данным Росстата, в 2024 году средняя начисленная зарплата в России была около $88$ тысяч рублей в месяц, а медианная — около $56$ тысяч. Половина работников получала меньше $56$ тысяч. Получается, что меньше «средней» зарплаты получало больше половины людей. Как такое может быть? Ответ найдем в разделе «Что выбрать: среднее или медиану».

Среднее будем представлять как точку опоры качелей, а медиану — как середину очереди. Так станет видно, почему одно очень большое число сильно сдвигает среднее, когда медиана точнее описывает данные, и как найти обе характеристики по таблице. Как находить среднее, вы уже знаете из урока «Среднее арифметическое» для 5 класса.

Схема зарплат: много обычных зарплат слева и немного очень больших справа. Медиана около 56 тысяч рублей, среднее около 88 тысяч: большие зарплаты сдвигают опору-среднее вправо
Схема: много обычных зарплат и немного очень больших. Медиана около $56$ тысяч, среднее около $88$ тысяч

Среднее — точка равновесия

Аня пять дней записывала, сколько минут идет до школы: $12$, $15$, $11$, $14$, $13$. Такую запись чисел называют рядом данных (или числовым набором), а каждое число — значением. Сколько минут Аня тратит на дорогу «в среднем»?

Представим числовую ось как легкую доску. На каждое значение поставим одинаковый грузик: на отметку $12$, на $15$, на $11$, на $14$ и на $13$. Где нужно подпереть доску, чтобы она не наклонилась?

Доска-числовая ось с пятью одинаковыми грузиками на отметках 11, 12, 13, 14, 15. Опора стоит под отметкой 13. Слева грузикам не хватает до 13 в сумме 3, справа лишнее тоже 3, поэтому доска в равновесии
Доска уравновешена над отметкой $13$: слева грузикам в сумме не хватает до $13$ минут $1 + 2 = 3$, справа лишних тоже $2 + 1 = 3$

Доска уравновешена над отметкой $13$. Посчитаем, насколько каждое значение отличается от $13$: $11$ меньше на $2$, $12$ — на $1$, $13$ совпадает, $14$ больше на $1$, $15$ — на $2$. Слева грузикам вместе «не хватает» $3$ минуты, справа «лишних» тоже $3$. Недостача и излишек равны — поэтому доска не наклоняется.

Если сложить все значения и разделить поровну на пять дней, получится то же число: $(12 + 15 + 11 + 14 + 13) : 5 = 65 : 5 = 13$. Это и есть среднее арифметическое.

Определение

Среднее арифметическое ряда чисел — это сумма всех чисел, деленная на их количество:

$$\text{среднее} = \frac{\text{сумма значений}}{\text{количество значений}}$$

На доске с одинаковыми грузиками среднее — точка опоры, где доска в равновесии: сколько значениям слева не хватает до среднего, столько значениям справа лишнего.

Слева столбики высотой 12, 15, 11, 14, 13; излишек выше 13 отмечен оранжевым, нехватка до 13 — пунктиром. Справа все пять столбиков высотой 13: 65 : 5 = 13
Излишек высоких столбиков отдали низким — все столбики стали высотой $13$

То же видно на столбиках. Если «срезать» излишек с высоких столбиков и отдать низким, все столбики станут одинаковыми — высотой в среднее. Поэтому из среднего можно восстановить сумму: сумма = среднее · количество. Это помогает в обратных задачах.

Пример

У Пети оценки $4$, $5$, $3$, $5$. Какую оценку ему нужно получить, чтобы среднее из пяти оценок стало равно $4{,}4$?

Сумма пяти оценок должна быть $4{,}4 \cdot 5 = 22$. Сейчас сумма $4 + 5 + 3 + 5 = 17$. Не хватает $22-17 = 5$.

Проверка: $(4 + 5 + 3 + 5 + 5) : 5 = 22 : 5 = 4{,}4$.

Ответ: $5$.

Пример

Температура воздуха в полдень за неделю: $-5$, $-2$, $0$, $3$, $1$, $-1$, $-3$ градуса. Найдите среднюю температуру.

Сумма: $-5-2 + 0 + 3 + 1-1-3 = -7$. Значений $7$, поэтому среднее $-7 : 7 = -1$.

Ответ: $-1$ градус. Среднее может быть отрицательным — точка опоры просто стоит левее нуля.

Медиана — середина очереди

Поставим те же пять значений Ани в очередь по возрастанию: $11$, $12$, $13$, $14$, $15$. Выстроить значения по возрастанию — значит упорядочить ряд. Посередине очереди стоит $13$: слева от него два значения, справа тоже два. Это число называют медианой.

Очередь по возрастанию. Слева пять значений 11, 12, 13, 14, 15: посередине, на 3-м месте, стоит 13 — это медиана. Справа шесть значений 11–16: посередине 13 и 14, медиана равна (13 + 14) : 2 = 13,5
В нечетной очереди медиана — значение посередине; в четной — полусумма двух средних значений

Определение

Медиана ряда чисел — число, которое стоит посередине ряда, упорядоченного по возрастанию.

  • Если чисел нечетное количество, медиана — число, которое стоит посередине. Например, при $7$ числах это число на $4$-м месте.
  • Если чисел четное количество, посередине стоят два числа. Медиана — их полусумма.

Хотя бы половина значений ряда не больше медианы, и хотя бы половина — не меньше ее.

Пусть на шестой день Аня шла $16$ минут. Очередь: $11$, $12$, $13$, $14$, $15$, $16$. Посередине теперь два значения, $13$ и $14$, и медиана равна $(13 + 14) : 2 = 13{,}5$. Подробный алгоритм с вычеркиванием крайних чисел есть в уроке «Медиана».

Ошибка

Ищут середину, не упорядочив ряд. Для записи $12$, $15$, $11$, $14$, $13$ берут число посередине записи — $11$. Но $11$ — самое маленькое значение, а не середина: все остальные значения больше его. Сначала постройте очередь по возрастанию, потом ищите середину.

Ошибка: в записи 12, 15, 11, 14, 13 посередине стоит 11, но это самое маленькое значение. После упорядочивания 11, 12, 13, 14, 15 посередине стоит 13 — это и есть медиана
Посередине записи стоит $11$, но в очереди это первое, самое маленькое значение. Медиана — $13$

Ошибка

При четном количестве значений берут одно из двух средних чисел. В очереди $11$, $12$, $13$, $14$, $15$, $16$ нет одного места посередине: слева от $13$ два значения, а справа три. Медиана — полусумма двух средних: $(13 + 14) : 2 = 13{,}5$.

Пример

Найдите медиану ряда $8$, $3$, $10$, $5$, $7$, $12$.

Упорядочим: $3$, $5$, $7$, $8$, $10$, $12$. Чисел шесть — четное количество. Посередине стоят $7$ и $8$.

Медиана: $(7 + 8) : 2 = 7{,}5$.

Ответ: $7{,}5$. Такого числа в ряду нет — для четного количества значений это нормально.

Пример

Найдите медиану ряда $4$, $2$, $5$, $4$, $3$, $5$, $5$.

Упорядочим, сохраняя повторы: $2$, $3$, $4$, $4$, $5$, $5$, $5$. Чисел семь, середина — $4$-е место. Там стоит $4$.

Ответ: $4$. Повторяющиеся значения не выбрасывают: каждый человек в очереди занимает свое место.

Выброс: один грузик далеко

В маленьком кафе работают пять сотрудников. Их зарплаты в тысячах рублей: $40$, $45$, $50$, $55$, $60$. Среднее $250 : 5 = 50$, медиана тоже $50$. На доске опора и середина очереди совпадают.

Добавим в ряд владельца кафе: он получает $410$ тысяч. Сумма стала $660$, значений шесть, среднее $660 : 6 = 110$. Медиана — полусумма $3$-го и $4$-го значений: $(50 + 55) : 2 = 52{,}5$.

Сверху пять зарплат от 40 до 60 тысяч: опора и медиана на отметке 50. Снизу добавлена зарплата владельца 410: опора, то есть среднее, уехала на 110, а флажок медианы сдвинулся только до 52,5
Один далекий грузик утащил опору с $50$ на $110$, а середина очереди сдвинулась только до $52{,}5$

Один далекий грузик перетянул опору: среднее выросло с $50$ до $110$. Теперь все пятеро сотрудников получают меньше «средней зарплаты» — среднее перестало описывать типичного работника. А медиана почти не сдвинулась. Для очереди не важно, насколько далеко стоит последний: важен только его порядковый номер.

Определение

Выброс — значение, которое сильно отличается от остальных значений ряда.

Выброс сильно сдвигает среднее арифметическое в свою сторону. Медиана от выброса зависит мало: в ряду из трех и более чисел увеличение наибольшего значения медиану не меняет, а добавленный выброс сдвигает середину очереди не больше чем на полместа.

Выбросы стоят по краям очереди, поэтому сначала смотрят на наибольшее и наименьшее значения ряда. Выброс бывает настоящим, как зарплата владельца. А бывает ошибкой записи — тогда его нужно исправить.

Пример

Рост пяти семиклассников, см: $152$, $158$, $155$, $1550$, $160$. Найдите среднее и медиану.

Среднее: $(152 + 158 + 155 + 1550 + 160) : 5 = 2175 : 5 = 435$ см. Медиана: в очереди $152$, $155$, $158$, $160$, $1550$ посередине $158$ см.

Рост $435$ см невозможен. Наибольшее значение $1550$ — очевидная опечатка: скорее всего, имели в виду $155$. Медиана $158$ см и с опечаткой описывает ребят разумно.

Пример

Выброс бывает и слева. За тест пять учеников набрали $18$, $19$, $20$, $17$ и $2$ балла — последний ученик пропустил почти весь тест. Среднее $76 : 5 = 15{,}2$, медиана $18$.

Далекий грузик слева тянет опору влево: среднее меньше медианы. Четверо учеников из пяти набрали больше среднего.

Подвигайте грузики сами: что случится с опорой и с серединой очереди, если одно значение сильно увеличить? Затем включите режим «Прогноз»: сначала предскажите, потом проверьте.

Что выбрать: среднее или медиану

Посмотрим на три ряда. В первом значения расположены ровно вокруг середины — среднее и медиана совпадают. Во втором есть далекий грузик справа — среднее больше медианы. В третьем далекий грузик слева — среднее меньше медианы.

Три ряда на числовой оси от 0 до 20. Без выбросов 2, 4, 6, 8, 10: опора-среднее и флажок-медиана на 6. С выбросом справа 2, 3, 4, 5, 16: среднее 6 правее медианы 4. С выбросом слева 1, 12, 13, 14, 15: среднее 11 левее медианы 13
Без выбросов среднее и медиана совпадают или близки; выброс уводит среднее в свою сторону

Теперь вернемся к зарплатам из начала урока. Большинство людей получают обычные зарплаты, но есть немного очень больших — далекие грузики справа. Они уводят опору вправо: средняя зарплата около $88$ тысяч. Середина очереди остается там, где стоит большинство: медианная зарплата около $56$ тысяч. Поэтому больше половины работников получают меньше средней зарплаты, и Росстат публикует обе характеристики.

Правило

Какую характеристику выбрать, зависит от вопроса.

  • Типичное значение («сколько обычно», «как у большинства»), особенно если в ряду есть выбросы, — медиана.
  • Общая сумма («сколько всего», «хватит ли на всех») — среднее: сумма = среднее · количество. По медиане сумму не найти.
  • Если значения расположены ровно вокруг середины и выбросов нет, среднее и медиана близки — для вопроса «сколько обычно» подойдет любая.

Ошибка

Считают, что медиана всегда лучше среднего. Нет. Повар знает, что в среднем ученик съедает $2$ булочки, а в классе $25$ учеников. Нужно $2 \cdot 25 = 50$ булочек. Медиана такого расчета не дает. Пусть медиана — $1$ булочка: половина класса съедает не больше одной. Но несколько учеников съедают по пять, и на всех нужно $50$ булочек, а не $25$.

Пример

Цены шести квартир на улице, млн рублей: $6$, $7$, $7$, $8$, $9$, $47$. Сколько обычно стоит квартира на этой улице?

Среднее: $84 : 6 = 14$ млн. Медиана: $(7 + 8) : 2 = 7{,}5$ млн.

Пять квартир из шести стоят меньше $14$ млн, среднее завысила одна дорогая квартира. Для вопроса «сколько обычно» подходит медиана: $7{,}5$ млн.

Пример

Средняя зарплата в компании $100$ тысяч рублей, а медианная $60$ тысяч. Что можно утверждать наверняка?

По медиане: не меньше половины сотрудников получают $60$ тысяч или меньше. По среднему: если сотрудников $20$, то на зарплату всем вместе уходит $100 \cdot 20 = 2000$ тысяч рублей в месяц.

А утверждать, что «половина получает больше $100$ тысяч» или что «большинство получает около $100$ тысяч», нельзя: среднее этого не говорит.

Попробуйте собрать ряд сами. Чтобы среднее и медиана разошлись, нужен выброс. Чтобы они совпали, значения должны уравновешивать друг друга вокруг середины.

Среднее и медиана по таблице

Когда значений много и они повторяются, данные записывают таблицей: значение и сколько раз оно встретилось. Это число называют частотой. Вот оценки за контрольную в классе.

Оценка2345
Число учеников14812
Двадцать пять оценок в очереди по возрастанию: одна двойка, четыре тройки, восемь четверок, двенадцать пятерок. Тринадцатое место, середина очереди, занимает четверка — медиана равна 4
Таблица — та же очередь: $1$ двойка, $4$ тройки, $8$ четверок, $12$ пятерок; $13$-е место занимает четверка

На доске частота — это высота стопки: на отметке $5$ стоят $12$ одинаковых грузиков. Поэтому каждое значение умножают на его частоту. Всего учеников $1 + 4 + 8 + 12 = 25$ — это количество значений. Сумма оценок: $2 \cdot 1 + 3 \cdot 4 + 4 \cdot 8 + 5 \cdot 12 = 2 + 12 + 32 + 60 = 106$. Среднее: $106 : 25 = 4{,}24$.

Медиана: в очереди из $25$ оценок середина — $13$-е место. Место $1$ занимает двойка, места $2$–$5$ — тройки, места $6$–$13$ — четверки. На $13$-м месте четверка, медиана равна $4$.

Ошибка

Делят на число столбцов таблицы: $(2 + 3 + 4 + 5) : 4 = 3{,}5$. Так каждая оценка считается один раз, как будто двойку и пятерку получили поровну. Но пятерок $12$, а двойка одна. Делить нужно на количество значений — на число учеников, $25$.

Пример

Двадцать учеников ответили, сколько книг прочитали летом.

Среднее: $(0 \cdot 2 + 1 \cdot 5 + 2 \cdot 6 + 3 \cdot 4 + 4 \cdot 3) : 20 = 41 : 20 = 2{,}05$.

Медиана: учеников $20$, посередине $10$-е и $11$-е места. Места $1$–$2$ — по $0$ книг, $3$–$7$ — по $1$ книге, $8$–$13$ — по $2$ книги. Оба средних места — по $2$ книги, медиана $(2 + 2) : 2 = 2$.

Ответ: среднее $2{,}05$ книги, медиана $2$ книги.

Вывод

Среднее арифметическое — точка опоры качелей: сумма значений, деленная на их количество. Медиана — середина очереди, выстроенной по возрастанию. Когда значения расположены ровно, они близки. Один далекий грузик сильно сдвигает опору, а середину очереди почти не трогает. Поэтому для вопроса «сколько обычно» при выбросах берут медиану, а для вопроса «сколько всего» — среднее, ведь сумма равна среднему, умноженному на количество. Встречая в новостях «среднюю» зарплату, цену или время, спросите себя: нет ли в данных далеких грузиков? В следующем уроке курса выясним, как измерить, насколько значения разбросаны вокруг середины.

Часто задаваемые вопросы

Чем медиана отличается от среднего арифметического?

Среднее — сумма значений, деленная на их количество; оно зависит от каждого значения. Медиана — число посередине упорядоченного ряда; она зависит только от значений в середине очереди. Для ряда $2$, $3$, $3$, $4$, $38$ среднее $10$, а медиана $3$.

Что делать, если чисел в ряду четное количество?

Упорядочить ряд и взять два числа посередине. Медиана равна их полусумме: для $3$, $5$, $7$, $8$, $10$, $12$ это $(7 + 8) : 2 = 7{,}5$.

Что такое выброс и как его найти?

Выброс — значение, которое сильно отличается от остальных. Он стоит на краю упорядоченного ряда, поэтому смотрите на наибольшее и наименьшее значения. Если выброс — ошибка записи, его исправляют.

Когда нужно среднее, а не медиана?

Когда нужна общая сумма: сколько всего съедят, потратят, поймают. Сумма равна среднему, умноженному на количество, а по медиане ее не найти.

Как найти среднее по таблице частот?

Умножьте каждое значение на его частоту, сложите и разделите на сумму частот — на количество всех значений, а не на число столбцов.

Награды за урок
5
5
1
Количество опыта, полученного за урок 5
Ускорьте прогресс с полным доступом

Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.

  • Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
  • Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
  • Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Не потеряйте прогресс!

Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:

  • Отслеживайте прогресс освоения тем
  • Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
  • Проводите работу над ошибками после занятий

Спросить Зави Спросить Зави
Получить ещё подсказку

Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

Верно! Посмотрите пошаговое решение

Предложить улучшение