Кіріспе
Сандар жиынтығының орташа түрі. Математика мен статистикада арифметикалық орташа (/pron/,/æ//r//ɪ//θ/'/m//ɛ//t//ɪ//k///'/m//iː//n/ arrithMETik), арифметикалық орташа немесе жай ғана орташа (контекст нақты болғанда) – бұл сандар жиынтығының қосындысы, жиынтақтағы сандардың санына бөлінген. Жиынтық көбінесе эксперимент, байқау зерттеуі немесе сауалнама нәтижелерінің жиынтығы болып табылады. "Арифметикалық орташа" термині кейбір математика мен статистика контексттерінде қаланады, себебі ол геометриялық және гармониялық орташалар сияқты басқа орташа түрлерден ажыратуға көмектеседі. Математика мен статистикадан өзге, арифметикалық орташа экономика, антропология, тарих және дерлік барлық академиялық салаларда белгілі бір дәрежеде жиі қолданылады. Мысалы, жан басына шаққандағы табыс – бұл ел халқының орташа арифметикалық табысы. Арифметикалық орташа көбінесе орталық тенденцияны көрсету үшін қолданылса да, ол сенімді статистика емес: оған айқын өзгешеліктер (қалғандарынан әлдеқайда үлкен немесе кішкентай мәндер) күшті әсер етеді. Табыстың таралуы сияқты қисайған таралымдар үшін, онда бірнеше адамның табысы көпшіліктің табысынан едәуір жоғары, арифметикалық орташа "орталық" ұғымымен сәйкес келмеуі мүмкін. Мұндай жағдайда медиана сияқты сенімді статистика орталық тенденцияны жақсырақ сипаттауы мүмкін.
In mathematics and statistics, the arithmetic mean (/pron/,/æ//r//ɪ//θ/'/m//ɛ//t//ɪ//k// /'/m//iː//n/ arrithMETik), arithmetic average, or just the mean or average (when the context is clear) is the sum of a collection of numbers divided by the count of numbers in the collection. The collection is often a set of results from an experiment, an observational study, or a survey. The term "arithmetic mean" is preferred in some mathematics and statistics contexts because it helps distinguish it from other types of means, such as geometric and harmonic. In addition to mathematics and statistics, the arithmetic mean is frequently used in economics, anthropology, history, and almost every academic field to some extent. For example, per capita income is the arithmetic average income of a nation's population. While the arithmetic mean is often used to report central tendencies, it is not a robust statistic: it is greatly influenced by outliers (values much larger or smaller than most others). For skewed distributions, such as the distribution of income for which a few people's incomes are substantially higher than most people's, the arithmetic mean may not coincide with one's notion of "middle". In that case, robust statistics, such as the median, may provide a better description of central tendency.
Қозғалтқыш қасиеттері
Арифметикалық орташаның оны қызықтыратын бірнеше қасиеттері бар, әсіресе орталық тенденцияның өлшемі ретінде. Оларға мыналар жатады: Егер сандардың орташа мәні болса, онда . Бұл жағдайда – берілген саннан орташаға дейінгі қашықтық болғандықтан, осы қасиетті былай түсіндіруге болады: орташаның сол жағындағы сандар орташаның оң жағындағы сандармен теңгерілген. Орташа – қалдықтардың (болжамнан ауытқулардың) қосындысы нөлге тең болатын жалғыз сан. Бұл сондай-ақ, орташа мән кез келген нақты санға қатысты өзгермейтін, яғни, кез келген нақты сан үшін, егер белгілі сандар жиыны үшін «типік» мән ретінде бір сан қолдану қажет болса, онда сандардың арифметикалық орташасы осы міндетті ең жақсы орындайды, себебі ол «типік» мәннен квадраттық ауытқулардың қосындысын ең төменге дейін азайтады. Үлгінің орташасы да ең жақсы жалғыз болжаушы болып табылады, өйткені оның орташа квадраттық қатесі ең төмен. Егер сандар популяциясының арифметикалық орташасын анықтау қажет болса, онда оның бөгде бағасы – популяциядан алынған үлгінің арифметикалық орташасы болып табылады. Арифметикалық орташа өлшем бірліктерінің масштабына тәуелсіз, яғни . Мысалы, литрлерде орташа есептеу және кейін галонға аудару, алдымен галонға аударып, содан кейін орташа есептеумен бірдей нәтиже береді. Бұл бірінші дәрежелі біртектілік деп те аталады.
If numbers have mean , then Since is the distance from a given number to the mean, one way to interpret this property is by saying that the numbers to the left of the mean are balanced by the numbers to the right. The mean is the only number for which the residuals (deviations from the estimate) sum to zero. This can also be interpreted as saying that the mean is translationally invariant in the sense that for any real number , If it is required to use a single number as a "typical" value for a set of known numbers , then the arithmetic mean of the numbers does this best since it minimizes the sum of squared deviations from the typical value: the sum of The sample mean is also the best single predictor because it has the lowest root mean squared error. If the arithmetic mean of a population of numbers is desired, then the estimate of it that is unbiased is the arithmetic mean of a sample drawn from the population. The arithmetic mean is independent of scale of the units of measurement, in the sense that So, for example, calculating a mean of liters and then converting to gallons is the same as converting to gallons first and then calculating the mean. This is also called first order homogeneity.
Қосымша қасиеттері
Үлгінің арифметикалық орташасы әрқашан сол үлгідегі ең үлкен және ең кіші мәндердің аралығында жатады. Тең өлшемдегі сандардың кез келген топтарының арифметикалық орташасы, әр топтың арифметикалық орташасының арифметикалық орташасына тең болады.
Орташа өлшеммен салыстырғанда
Арифметикалық орташа медианамен салыстырылуы мүмкін. Медиана, одан жоғары мәндердің жартысынан аспайтын және одан төмен мәндердің жартысынан аспайтын етіп анықталады. Егер деректер элементтері белгілі бір ретпен орналасқанда арифметикалық түрде өссе, онда медиана мен арифметикалық орташа тең болады. Мысалы, деректер жиынын қарастырайық. Орташа мәні , медианасы да сондай. Бірақ, егер деректерді арифметикалық түрде өсу ретімен орналастыру мүмкін болмаса, мысалы, , онда медиана мен арифметикалық орташа айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін. Бұл жағдайда арифметикалық орташа , ал медиана . Орташа мән, жиын құрамындағы көптеген мәндерден айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін, және олардың көпшілігінен үлкен немесе кіші болуы мүмкін. Бұл құбылыс көптеген салаларда қолданылады. Мысалы, 1980 жылдан бері АҚШ-тағы медианалық табыс, табыстың арифметикалық орташасынан баяу өсті.
Орташа салмағы
Салмақты орташа, немесе салмақтық орташа – бұл орташа, онда кейбір деректер нүктелері есептеуде басқаларына қарағанда үлкенірек салмаққа ие болады. Мысалы, және сандарының арифметикалық орташасы , немесе эквивалентті түрде, егер бірінші сан екіншісінен екі есе көп салмаққа ие болса (мысалы, бұл сандар алынған жалпы популяцияда екі есе жиі кездеседі деп есептелсе), онда салмақты орташа былай есептеледі. Мұндағы салмақтар, міндетті түрде бірге қосылып 1-ге тең болады, – және , біріншісі екіншісінен екі есе үлкен. Арифметикалық орташа (кейде "салмақталмаған орташа" немесе "тең салмақты орташа" деп аталады) барлық салмақтар бірдей санға тең болатын салмақты орташаның ерекше жағдайы ретінде қарастырылуы мүмкін (жоғарыдағы мысалда және орташа есептелген сандардың жағдайында).
Тұрақты ықтималдық үлестірілімдері
Егер сандық қасиет және одан алынған кез келген дерек үлгісі, мысалы, тек бүтін сандар ғана емес, үздіксіз диапазоннан кез келген мәнді қабылдаса, онда санның мүмкін мәндердің белгілі бір диапазонына түсу ықтималдығы осы диапазон бойынша үздіксіз ықтималдық таралымын интегралдау арқылы сипатталуы мүмкін, тіпті үлгідегі санның шексіз көп мән ішінде нақты бір мәнді алуының қарапайым ықтималдығы нөлге тең болса да. Осы контексте, әрбір диапазон ішінде айнымалының нақты мәніне шексіз көп мүмкіндіктер бар салмақты орташаның аналогы – ықтималдық таралымының орташасы деп аталады. Ең көп тараған ықтималдық таралымы – қалыпты таралым; оның орталық тенденциясының барлық өлшемдері, оның ішінде жоғарыда аталған орташа, медиана және мода (үш М) тең болады. Бұл теңдік басқа ықтималдық таралымдары үшін орындалмайды, мысалы, логарифмдік қалыпты таралымда көрсетілгендей.
Символдар мен кодтау
Арифметикалық орта көбінесе сызық (винкулум немесе макрон) арқылы белгіленеді, мысалы, кейбір құжат форматтарында (PDF сияқты), символ Microsoft Word сияқты мәтін өңдегішке көшіргенде "¢" (цент) символымен алмастырылуы мүмкін.
In some document formats (such as PDF), the symbol may be replaced by a "¢" (cent) symbol when copied to a text processor such as Microsoft Word.