中位数

科学探究与测量

zhōng wèi shù

中位数是一组测量值按顺序排列后位于中间的值,当某个试次与其余试次相差很远时,它是一个有用的概括。

Definition

中位数是把你的测量值从小到大排列后位于中间的那个数,一半试次在它下面,一半在它上面。数值个数为奇数时它就是中间那一个,为偶数时它是中间两个值的平均值。在实验数据中,当一组数据含有异常值时,它比平均值更受青睐,因为它只取决于各值的顺序,而与异常值有多极端无关。作为第 50 百分位数,它是集中趋势的稳健估计量,适用于偏态分布和有序数据,不过它舍弃了平均值所利用的信息,当误差真正随机且对称时效率较低。

Example

五株豆苗量得 $5$、$7$、$8$、$9$ 和 $21\ \text{cm}$,中位数是 $8\ \text{cm}$,那株 $21\ \text{cm}$ 的植物不会像拖高平均值那样把它拖高。四次溶解计时 $25$、$26$、$27$ 和 $58\ \text{s}$(最后一次启动晚了)的中位数是 $26.5\ \text{s}$,而 $34\ \text{s}$ 的平均值与任何一次试次都不相符。发芽天数 $3$、$3$、$4$、$4$、$4$、$5$、$6$、$9$ 和 $14$ 天的中位数是 $4$ 天,平均值却是 $52/9 \approx 5.8$ 天,因为两颗晚发芽的种子把平均值拉到了远高于大多数种子的水平。

Key Insight

当某一个测量值看起来与其余的截然不同时,中位数比平均值更能告诉你一个典型的试次是什么样子。如果平均值和中位数相差很远,说明你的数据是偏态的或者含有异常值,这个差距是一个信号,提醒你在报告任何结果之前回头看看原始试次。稳健性是一种取舍:中位数忽略异常值,这能防范错误,但如果那些极端值是真实的,它也会掩盖一个真实的效应,所以在选择统计量之前先决定哪种风险更要紧。