Раздел 5 меры изменчивости (разнообразия, вариативности) исследуемого признака

Две выборочные совокупности могут иметь одинаковые или близкие между собой средние значения признака и в то же время существенно различаться по степени вариабельности (вариативности) этого признака.

Например, имеется две группы испытуемых (по 100 человек в каждой), у которых исследуется коэффициент интеллекта (IQ). Средние значения IQ в той и другой группе могут приблизительно совпадать (допустим, IQ₁ = 102 и IQ₂ = 97), и констатация этого факта даст нам очень немного информации. В то же время известно, что индивидуальные значения в первой группе испытуемых изменяются от 85 до 116, а во второй от 60 до 135. На основании этого мы можем сказать, что вторая выборка обладает большим разнообразием признака по сравнению с первой.

Для определения степени разнообразия (изменчивости) исследуемого параметра используются различные критерии: пределы разнообразия, размах вариаций, среднее и стандартное отклонения, дисперсия, коэффициент вариации и др.

5. 1. Лимиты (пределы) разнообразия

Лимит (предел) разнообразия - это указание наименьшей и наибольшей величины признака среди всех представителей группы:

(5.1)

Другими словами, предел разнообразия признака не вычисляется, а лишь констатируется. Так, в приведенном выше примере lim x₁ = 85  116 и lim x₂ = 60  135.

5. 2. Размах вариаций

Размах вариаций (r) есть математическая разность между максимальной и минимальной величиной признака:

(5.2)

В нашем примере размах вариаций в первой группе (r₁) составляет 116 – 85 = 31 и во второй (r₂) – 135 – 60 = 75.

Размах от 10-го до 90-го процентиля (мера D) вычисляется следующим образом:

(5.3)

Другими словами, для вычисления меры D отсекается по 10% значений с левого и правого края распределения и определяется размах вариаций для оставшихся 80%. Эта мера более стабильна, чем включающий и исключающий размах, поскольку на него не влияют крайние (возможно, случайные) значения вариаций.

Междуквартильный размах – еще более жесткая мера изменчивости, нежели мера D. Междуквартильный размах – это разность между 1-м и 3-м квартилями группы:

(5.4)

Другими словами, для определения междуквартильного размаха с краев распределения признака отсекается по 25% значений и определяются границы для оставшихся (наиболее типичных) 50%, которые в максимальной степени характеризуют центральную тенденцию.

Полумеждуквартильный размах (Q_1/2) равен половине расстояния между 1-м и 3-м квартилями:

(5.5)

Суть этой статистической меры состоит в уравнивании между собой расстояний между 1-м и 2-м и между 2-м и 3-м квартилями, которые в случае несимметричных распределений могут отличаться друг от друга. В случае же симметричного распределения полумеждуквартильный размах включает в себя приблизительно 25% данных.