数学极差方差和标准差知识点

课程解读一、学习目标：1. 掌握极差、方差、标准差的概念。

2. 理解极差、方差、标准差均可反映一组数据的稳定性大小。

二、重点、难点：重点：掌握极差、方差和标准差的概念，理解极差、方差、标准差是刻画数据离散程度的几个统计量；会求一组数据的极差、方差、标准差，并会判断这组数据的稳定性。

难点：理解数据的离散程度与三个“差”之间的关系。

三、考点分析：近几年来，与统计相关的知识以解答题的形式出现且逐年增多，从试题内容上看，由原来简单的求平均数、中位数、众数、方差等到要求用所学统计知识分析和处理数据，解决实际问题，试题考查从知识立意转向能力立意，选取与实际生活有关的问题，关注社会热点，题型越来越新颖。

知识梳理一、极差定义：一组数据中的最大数据与最小数据的差叫这组数据的极差. 表达式：极差=最大值－最小值 总结：1. 极差是刻画数据离散程度的最简单的统计量2. 特点是计算简单3. 极差利用了一组数据两端的信息，但不能反映出中间数据的分散状况注意：极差反映一组数据两个极端值之间的差异情况，仅由两个数据评判一组数据是不科学的，还要了解其他的统计量。

二、方差的概念：在一组数据1x ，2x ，…，n x 中，各数据与它们的平均数x 的差的平方的平均数，叫做这组数据的方差．通常用“2s ”表示，即：()()()[]2222121xx x x x x n s n -++-+-= ．方差的计算： （1）基本公式：()()()[]2222121x x x x x x ns n -++-+-=．（2）简化计算公式（I ）：])[(12222212x n x x x n s n -+++=．也可写成2222212)(1x x x x n s n -+++=．此公式的记忆方法是：方差等于原数据平方的平均数减去平均数的平方． （3）简化计算公式（II ）：]')'''[(12222212x n x x x n s n -+++=．当一组数据中的数据较大时，可以依照简化平均数的计算方法，将每个数据同时减去一个与它们的平均数接近的常数a ，得到一组新数据a x x -=11'，a x x -=22'，…，a x x n n -='，那么，])'''[(12222212x n x x x n s n'-+++=，也可写成2222212)(1x x x x n s n '-'++'+'= ．此公式的记忆方法是：方差等于新数据平方的平均数减去新数据平均数的平方． （4）新数据法：原数据1x ，2x ，…，n x 的方差与新数据a x x -=11'，a x x -=22'，…，a x x n n -='的方差相等，也就是说，根据方差的基本公式，求得1'x ，2'x ，…，n x '的方差就等于原数据的方差．三、标准差的概念和计算方差的算术平方根叫做这组数据的标准差，用“s ”表示，即：])()()[(1222212x x x x x x n s s n -++-+-== ．方差和标准差都是用来描述一组数据波动情况的特征数，常用来比较两组数据的波动大小，我们所研究的仅是这两组数据的个数相等，平均数相等或比较接近时的情况．方差较大的数据波动较大，方差较小的数据波动较小．典型例题知识点一：极差例1.（1）一组数据：473、865、368、774、539、474的极差是 ，一组数据1736、1350、－2114、－1736的极差是 。

（补充）平均数、中位数和众数的关系：平均数、众数、中位数都是用来描述数据集中趋势的量。

平均数的大小与每一个数据都有关，任何一个数的波动都会引起平均数的波动，当一组数据中有个别数据太高或太低，用平均数来描述整体趋势则不合适，用中位数或众数则较合适。

中位数与数据排列有关，个别数据的波动对中位数没影响；当一组数据中不少数据多次重复出现时，可用众数来描述。

极差、方差和标准差都是用来研究一组数据的离散程度的，反映一组数据的波动范围或波动大小的量.一、 极差一组数据中最大值与最小值的差叫做这组数据的极差，即极差=最大值-最小值.极差能够反映数据的变化范围，实际生活中我们经常用到极差.如一支足球队队员中的最大年龄与最小年龄的差，一个公司成员中最高收入与最低收入的差等都是极差的例子.极差是最简单的一种度量数据波动情况的量，它受极端值的影响较大. 二、方差方差是反映一组数据的整体波动大小的特征的量.它是指一组数据中各个数据与这组数据的平均数的差的平方的平均数，它反映的是一组数据偏离平均值的情况.方差越大，数据的波动越大；方差越小，数据的波动越小.求一组数据的方差可以简记先求平均，再求差，然后平方，最后求平均数.一组数据x 1、x 2、x 3、…、x n 的平均数为x ，则该组数据方差的计算公式为：])()()[(1222212x x x x x x nS n -++-+-=.三、标准差在计算方差的过程中，可以看出方差的数量单位与原数据的单位不一致，在实际的应用时常常将求出的方差再开平方，此时得到量为这组数据的标准差.即标准差=方差.四、极差、方差、标准差的关系方差和标准差都是用来描述一组数据波动情况的量，常用来比较两组数据的波动大小.两组数据中极差大的那一组并不一定方差也大.在实际问题中有时用到标准差，是因为标准差的单位和原数据的单位一致，且能缓解方差过大或过小的现象.典型例析1.一组数据5，8，x，•10，•4•的平均数是2x，•则这组数据的方差是( 34/5 )．解析：先求出x，再利用公式求方差。

标准差方差极差平均差标准差、方差、极差、平均差，这些听起来是不是有点让人头疼？别急，让我来给你慢慢唠唠。

咱先说说标准差，它就像是一个班级里同学们成绩的波动情况。

如果标准差小，那说明大家的成绩都比较接近，很稳定；要是标准差大呢，那就是有的同学成绩特别好，有的又特别差，差距挺大的。

你想想，要是一个团队里，大家的表现都很稳定，那多让人放心呀，这标准差就起到了这样一个衡量稳定程度的作用。

再来讲讲方差，它其实和标准差是一伙的，方差就是标准差的平方。

你可以把方差想象成是对波动程度的一种更强烈的表达。

就好像你对一件事情的不满意程度，方差大就像是非常不满意，小呢就表示还挺满意的。

然后是极差，这就简单多啦！极差就是最大值和最小值之间的差距。

就好比你去买衣服，最贵的和最便宜的价格差距，那就是极差呀！极差大，说明价格波动大；极差小，那价格就比较平稳咯。

最后说说平均差，它是每个数据与平均值差值的绝对值的平均值。

这就像是大家一起出去玩，每个人和平均花费的差距。

平均差小，说明大家的花费都差不多；平均差大，那可就有人花得多，有人花得少啦。

嘿，你说这些统计指标是不是还挺有意思的？它们就像是我们生活中的各种衡量标准一样。

比如说，我们评价一个人的性格，是不是也有稳定不稳定之分？就像标准差一样。

我们看一个地区的经济发展，是不是也有差距大小之别？这不就和极差差不多嘛。

在很多时候，我们都需要用这些指标来了解事情的本质。

比如在工作中，看看团队的业绩波动，就能知道是不是需要调整策略；在学习中，通过分析成绩的标准差，就能知道自己的学习状态是否稳定。

这些看似复杂的概念，其实就在我们的生活中无处不在。

它们就像是一个个小工具，帮助我们更好地理解和处理各种信息。

所以啊，别再觉得标准差方差极差平均差这些东西遥不可及啦，它们就在我们身边，而且还挺有用的呢！好好去发现它们的妙处吧，你会发现原来统计学也可以这么有趣，这么贴近生活！。

极差.方差与标准差(知识点讲解)极差、方差与标准差一、本节知识导学本节以自主探索为主，并初步体验：对图的观察和分析是科学研究的重要方法。

通过例题发现极差（最大值-最小值）的作用：用来表示数据高低起伏的变化大小；同时也希望同学们通过深入思考发现极差的不足之处：极差只能反应一组数据中两个极端值之间的差异情况，对其他数据的波动情况不敏感。

因此有必要重新找一个对整组数据的波动情况更敏感的指标, 构造方差前请同学们注意以下几个方面： 1．为什么要用“每次成绩”和“平均成绩”相减。

2．为什么要“平方”。

3．为什么“求平均数”比“求和”更好。

同时请同学们意识到：比较两组数据的方差有一个前提条件是，两组数据要一样多。

对于方差的学习，重点在于方差公式的导出和对于方差概念的理解，而不是数字的计算，应充分利用计算器和计算机去完成繁杂的计算。

对于方差与标准差之间除了计算公式不一样，数量单位也不一样但通过求算术平方根运算又可以将他们联系在一起。

二、例题1．不通过计算，比较图中（1）（2）两组数据的平均值和标准差分析：平均值是反映一组数据的平均水平，标准差是反映一组数据与其平均值的离散程度。

本例不通过计算，从折线图来估算标准差，应先估算平均值的大小。

解：从图（1）（2）中可以看出，两组数据的平均值相等。

（图（1）中数据与图（2）中前10个数据相等, 且图（2）中后几个数据不影响平均值）。

图（1）的标准差比图（2）的标准差大。

（因为图（1）中各数据与其平均值离散程度大，图（2）中前10个数据与其平均值的离散程度与图（1）相同，而后几个数据与其平均值的离散程度小。

因此整体上说图（2）所有数据与其平均值的离散程度小于图（1）。

）2．求下列数据的方差（小数点后保留两位）：5，7，9，9，10，11，13，14。

分析：要求方差，必须先求平均数。

解：= （5+7+9+9+10+11+13+14）=9.75方差s 2= =7.69[（5-9.75）2+(7-9.75)2+……+(14-9.75) 2]3．求下列一组数据的极差、方差和标准差（小数点后保留两位）：50，55，96，98,65，100，70，90，85，100分析：由于标准差是方差的变形所以一般情况下先求方差解：极差为100-50=50平均数为=（50+55+96+98+65+100+70+90+85+100）=80.9方差为：s 2= =334.69 标准差为：s=[(50-80.9)2+(55-80.9)2+……+(100-80.9) 2]=18.294．在某次数学竞赛中，甲、乙两班的成绩如下已经算出两班的平均数都是80分，请你根据已有的统计知识分析两个班的成绩。

方差标准差极差公式方差、标准差和极差是统计学中常用的三个概念，它们用来衡量数据的离散程度和变异程度。

在实际应用中，我们经常会用到这三个指标来分析数据的稳定性和波动性。

本文将详细介绍方差、标准差和极差的计算公式及其应用。

首先，我们来介绍方差的概念和计算公式。

方差是衡量一组数据离散程度的指标，它的计算公式如下：\[ \sigma^2 = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i \mu)^2 \]其中，\( \sigma^2 \)表示方差，\( n \)表示样本容量，\( x_i \)表示第\( i \)个数据点，\( \mu \)表示数据的均值。

方差的计算公式可以直观地理解为每个数据点与均值的偏离程度的平方的平均值。

方差越大，数据的离散程度越大，反之亦然。

接下来，我们来介绍标准差的概念和计算公式。

标准差是方差的平方根，它的计算公式如下：\[ \sigma = \sqrt{\sigma^2} \]标准差可以直观地理解为数据的平均偏离程度，它是方差的平方根，用来衡量数据的波动程度。

标准差越大，数据的波动程度越大，反之亦然。

最后，我们来介绍极差的概念和计算公式。

极差是一组数据中最大值和最小值之间的差值，它的计算公式如下：\[ R = x_{max} x_{min} \]其中，\( R \)表示极差，\( x_{max} \)表示数据的最大值，\( x_{min} \)表示数据的最小值。

极差是最简单的衡量数据离散程度的指标，它直接反映了数据的变化范围。

在实际应用中，方差、标准差和极差经常被用来分析数据的稳定性和波动性。

比如，在股票市场中，投资者可以用标准差来衡量股票价格的波动程度，从而评估风险。

在质量控制中，工程师可以用方差来衡量产品质量的稳定性，从而改进生产工艺。

在教育评估中，研究人员可以用极差来衡量学生成绩的差异程度，从而评估教学效果。

总之，方差、标准差和极差是统计学中常用的三个指标，它们可以用来衡量数据的离散程度和变异程度。

一．平均数、众数、中位数、极差、方差、标准差的数学内涵：平均数：是指一组数据中所有数据之和再除以数据的个数，它是反映数据集中趋势的一项指标。

中位数：把一组数据按从小到大的顺序排列，在中间的一个数字（或两个数字的平均值）叫做这组数据的中位数。

众数：在一组数据中出现次数最多的数众数：在一组数据中出现次数最多的数叫做这组数据的众数。

极差：一组数据中最大值与最小值的差叫做这组数据的极差。

方差：一般地，各数据与平均数的差的平方的平均数叫做这组数据的方差标准差：方差的算术平方根叫做标准差算术平均值Arithmetic mean：等差中项：n个数字的总和除n. [(a1+a2+……+an)/n是算术平均值]几何平均值Geometric mean：n个数字的乘积的n次根.[(a1*a2*……*an)^(1/n)是几何平均值]n个数的平方根，就是n个数的平方和除n，再开根号。

例如a b c 的均方根即[(a*a+b*b+c*c)/3]^(1/2)均方根值（RMS）、均方根误差（RMSE）、各种平均值论文写作中经常需要比较几个算法的优略，下面列举的是一些常用的评估方法。

均方根值也称作为效值，它的计算方法是先平方、再平均、然后开方。

比如幅度为100V而占空比为0.5的方波信号，如果按平均值计算，它的电压只有50V，而按均方根值计算则有70.71V。

这是为什么呢？举一个例子，有一组100伏的电池组，每次供电10分钟之后停10分钟，也就是说占空比为一半。

如果这组电池带动的是10Ω电阻，供电的10分钟产生10A的电流和1000W的功率，停电时电流和功率为零。

那么在20分钟的一个周期内其平均功率为500W，这相当于70.71V 的直流电向10Ω电阻供电所产生的功率。

而50V直流电压向10Ω电阻供电只能产生的250W的功率。

对于电机与变压器而言，只要均方根电流不超过额定电流，即使在一定时间内过载，也不会烧坏。

PMTS1.0抽油机电能图测试仪对电流、电压与功率的测试计算都是按有效值进行的，不会因为电流电压波形畸变而测不准。