Кіріспе
Статистикада орталық диапазон немесе орта шет – бұл деректер жиынтығының ең жоғарғы және ең төменгі мәндерінің арифметикалық ортасы ретінде анықталған үлгідегі орталық тенденцияның өлшемі. Орталық диапазон, ең жоғарғы және ең төменгі мәндер арасындағы айырмашылық ретінде анықталған статистикалық таралудың өлшемі – диапазонмен тығыз байланысты. Екі өлшем бір-бірін толықтырады, яғни орталық диапазонды және диапазонды білгенде үлгінің ең жоғарғы және ең төменгі мәндерін табуға болады. Орталық диапазон практикалық статистикалық талдауда сирек қолданылады, себебі ол көптеген қызығушылық тудыратын үлестірімдер үшін бағалаушы ретінде тиімді емес, өйткені ол барлық аралық мәндерді ескермейді және беріктігі төмен, себебі сыртқы мәндер (аутлиерлер) оны айтарлықтай өзгерте алады. Шындығында, көптеген үлестірімдер үшін бұл ең тиімді және ең сенімді статистикалық көрсеткіштердің бірі емес. Дегенмен, ол кейбір арнайы жағдайларда қолданылады: ол біркелкі үлестірімнің ортасы үшін ең тиімді бағалаушы, қысқартылған орталық диапазон беріктікті қамтамасыз етеді, ал L бағалаушысы ретінде оны түсіну және есептеу оңай.
In statistics, the mid range or mid extreme is a measure of central tendency of a sample defined as the arithmetic mean of the maximum and minimum values of the data set:
The mid range is closely related to the range, a measure of statistical dispersion defined as the difference between maximum and minimum values. The two measures are complementary in sense that if one knows the mid range and the range, one can find the sample maximum and minimum values. The mid range is rarely used in practical statistical analysis, as it lacks efficiency as an estimator for most distributions of interest, because it ignores all intermediate points, and lacks robustness, as outliers change it significantly. Indeed, for many distributions it is one of the least efficient and least robust statistics. However, it finds some use in special cases: it is the maximally efficient estimator for the center of a uniform distribution, trimmed mid ranges address robustness, and as an L estimator, it is simple to understand and compute.
Қаттылық
Орталық диапазон сыртқы мәндерге өте сезімтал және тек екі дерек нүктесін ғана ескереді. Сондықтан, бұл өте тұрақты емес статистикалық көрсеткіш, оның бұзылу нүктесі 0-ге тең, яғни бір ғана бақылау оны кез келгендей өзгерте алады. Бұдан әрі, ол сыртқы мәндерге күшті әсер етеді: үлгідегі ең жоғары мәнді x-ке арттыру немесе үлгідегі ең төменгі мәнді x-ке азайту орталық диапазонды өзгертеді, ал үлгідегі орташа мән, оның бұзылу нүктесі де 0-ге тең, тек x-ке ғана өзгереді. Осылайша, сыртқы мәндерді алдын ала өңдемесе, ол практикалық статистикада аз пайдалы. Қырқылған орталық диапазон орташа жиынтық деп белгілі. n% қырқылған орталық диапазон – n% және (100−n)% перцентилдердің орташасы, ол n% бұзылу нүктесіне ие, және одан тұрақтырақ. Олардың арасында 25%-ты құрайтын ортаңғы шегір орналасқан. Медиана толық қырқылған (50%) орталық диапазон ретінде қарастырылуы мүмкін; бұл жұп санды деректердің медианасы екі ортаңғы нүктенің орташа мәніне тең болатын қағидаға сәйкес келеді. Бұл қырқылған орталық диапазон сипаттамалық статистика ретінде немесе орталық орналасудың немесе қисықтықтың L бағалаушысы ретінде де қызығушылық тудырады: орташа жиынтықтардың айырмашылықтары, мысалы, ортаңғы шегір мен медиана арасындағы айырмашылық, құйрықтың әртүрлі нүктелерінде қисықтықты өлшеуге мүмкіндік береді.
Тиімділік
Кемшіліктеріне қарамастан, кейбір жағдайларда пайдалы: орталық диапазон, жеткілікті платикуртикалық таралудың шағын үлгісін ескере отырып, μ-ді өте тиімді бағалаушы болып табылады, бірақ нормаль сияқты мезокуртикалық таралулар үшін тиімсіз. Мысалы, белгісіз максимум және минимумға ие үздіксіз біртекті таралу үшін орталық диапазон орташа мәннің біртекті ең төмен дисперсиялы бейтарап бағалаушысы (UMVU) болып табылады. Үлгідегі ең жоғары және ең төмен мәндер, сондай-ақ үлгі көлемі, популяцияның ең жоғары және ең төмен мәндері үшін жеткілікті статистика болып табылады – берілген ең жоғары және ең төмен мәндерге байланысты басқа үлгілердің таралуы ең жоғары және ең төмен мәндер арасындағы біртекті таралу болып табылады және осылайша қосымша ақпарат бермейді. Толыққанды талқылау үшін «Неміс танктерінің мәселесін» қараңыз. Осылайша, популяцияның орташа мәнін бағалау үшін бейтарап және жеткілікті бағалаушы болып табылатын орталық диапазон, шын мәнінде UMVU болып табылады: үлгілік орташаны пайдалану осы диапазон ішіндегі нүктелердің ақпаратты еместігіне негізделген қателіктерді қосады. Керісінше, қалыпты таралу үшін үлгілік орташа орташа мәннің UMVU бағалаушысы болып табылады. Осылайша, платикуртикалық таралулар үшін, оларды біртекті таралу мен қалыпты таралудың арасында деп есептесек, орталық үлгілік нүктелердің шеткі мәндерге қатысты ақпараттылығы қалыпты таралу үшін «тең» болса, біртекті таралу үшін «ақпаратты емес» болады, ал әртүрлі таралулар үшін біреуі немесе екеуінің комбинациясы тиімді болуы мүмкін. Бұл үшін тримеан – аналогтық нұсқасы болып табылады, ол орталық интервалдың (25% қиылып алынған орталық диапазон) және медиананың орташа мәнін есептейді.
Кішігірім үлгілер
Үлгілердің кіші мөлшері (n 4-тен 20-ға дейін) жеткілікті платикүрттік таралымнан (теріс артық куртоз, γ2 = (μ4/(μ2)²) − 3 ретімен анықталған) алынған жағдайда, орталық диапазон орташа μ-дің тиімді бағалаушысы болып табылады. Төмендегі кесте әртүрлі куртозға ие таралымдар үшін орташа мәнді үш бағалаушымен салыстыратын эмпирикалық деректерді қамтиды; түзетілген орташа – максималды және минималды мәндері алынып тасталған уақытша орташа. Артық куртоз (γ2) μ-дің ең тиімді бағалаушысы −1.2-ден −0.8-ге дейін Орталық диапазон −0.8-ден 2.0-ға дейін Орташа 2.0-дан 6.0-қа дейін Түзетілген орташа n = 1 немесе 2 болғанда, орталық диапазон және орташа мән тең (және медианамен сәйкес келеді) және барлық таралымдар үшін ең тиімді. n = 3 болғанда, түзетілген орташа медиана болып табылады, ал оның орнына орташа мән γ2-нің 2.0-дан 6.0-қа дейінгі және −0.8-ден 2.0-ға дейінгі мәндері үшін орталық тенденцияның ең тиімді өлшемі болып табылады.
For n = 1 or 2, the midrange and the mean are equal (and coincide with the median), and are most efficient for all distributions. For n = 3, the modified mean is the median, and instead the mean is the most efficient measure of central tendency for values of γ2 from 2.0 to 6.0 as well as from −0.8 to 2.0.
Ауысу
Құндылықтар жиынтығының орташасы ауытқулардың квадраттарының қосындысын ең төменге дейін азайтады, медиана – орташа абсолютті ауытқуды, ал орташа диапазон – ең үлкен ауытқуды (анықтама бойынша) азайтады: бұл вариациялық есептің шешімі.