平均数有三种算法,用错哪一种结果都会偏。算术平均数是求和除以个数,加权平均数是各值乘权重再除以权重和,几何平均数是连乘后开 n 次方。小学应用题里那句「平均每天加工多少个」,用的其实是加权平均数,不是简单的加起来除一除。
算术平均数:把总数摊平
公式是把所有数据加起来,再除以数据的个数。五个数据就除以 5,十个就除以 10。比如五次小测的成绩是 82、90、76、88、94,先求和:82 加 90 加 76 加 88 加 94 等于 430,再除以 5,得到 86 分。这个 86 就是算术平均数,含义是「如果五次考一样的分数,多少分能达到同样的总分」。
它的适用条件很明确:每个数据地位相同,没有分组,没有轻重之分。五次小测如果分值一样、重要性一样,直接平均没问题。但如果老师说期末占一半、平时占一半,这五次的地位就不一样了,再直接除以 5 就错了,要换成加权平均数。
加权平均数:权重不同就不能直接除
看一道典型题:李师傅前 4 天平均每天加工 30 个零件,改进技术后,第 5 天加工 55 个,求 5 天平均每天加工多少个。先求总数,30 乘 4 加 55 等于 175 个;再除以总天数 5,得 35 个。这里 30 这个数据出现了 4 次,权重是 4;55 只出现 1 次,权重是 1。分母是权重之和 5,不是数据的种类数 2。
| 类型 | 算法 | 适用场景 | 算例结果 |
|---|---|---|---|
| 算术平均数 | 总和除以个数 | 各数据地位相同 | 82、90、76、88、94 得 86 |
| 加权平均数 | 各值乘权重求和,再除以权重和 | 数据有轻重、有重复 | 30 个做 4 天、55 个做 1 天,得 35 |
| 几何平均数 | 各值连乘,开 n 次方 | 增长率、比率、倍数 | 增长 20%、-10%、30%,得约 11.98% |
算平均增长率,为什么不能用算术平均数?
某产品三年增长率分别是 20%、-10%、30%,问平均每年增长多少。先把增长率换算成发展速度,各自加 1,得到 1.2、0.9、1.3;三者连乘,1.2 乘 0.9 乘 1.3 等于 1.404;再开三次方,约等于 1.1198;减 1,得到约 11.98%。意思是三年下来累计涨了 40.4%,折合每年涨约 12%。
用算术平均数会算错。(20 减 10 加 30) 除以 3 等于 13.33%,看着差不多,但按 13.33% 复利三年是 1.1333 的三次方,约 1.456,比实际的 1.404 高出五个百分点。误差来自复利:增长率是乘出来的,不是加出来的,加出来的平均值必然偏高。
平均数、中位数、众数,什么时候不该用平均数?
看一组月薪数据:4800、5000、5100、5200、50000。五个人加起来是 70100,除以 5 得 14020。这个数字没有任何一个人接近,它被最后一个人拉高了。同一组数据的中位数是 5100,众数不存在,显然中位数更能代表「多数人的水平」。
选择的依据是分布形状。数据大致对称、没有极端值时,用平均数,它能用上全部信息;出现明显偏大的极端值时,用中位数,它只看位置不看大小;想知道哪个取值最常见,用众数,比如鞋码、车型、班服尺寸这类统计。
还有一个容易被忽略的点:平均数的比较要在同一口径下做。平均工资分城镇非私营单位、私营单位两套数据,差得很远;平均房价分新房、二手房,也差得很远。看到「平均」两个字,先问一句「谁的平均」。
最容易错在哪
错法一是加权平均忘了除权重和。算出 26.4 加 22.8 加 36.8 等于 86 之后,又除以 3 得 28.7,这是把百分比权重当成了三个等权数据。判断方法很简单:权重加起来是不是 1,是就不用除,不是就除以权重和。
错法二是把不同满分的分数直接平均。数学 100 分制考 85,物理 150 分制考 120,直接平均得 102.5,这个数字没有意义。正确做法是先折算成同一满分制,85 分和 80 分(120 除以 150)再平均,得 82.5。
错法三是把平均增长率算成算术平均。凡是「平均每年增长百分之几」「平均年化收益率」这类问法,一律用几何平均数,因为增长是逐年乘上去的。基金宣传里常见的「平均年化收益」,有的用算术平均算,数字会好看一些,这是需要留意的口径问题。
常见问题
加权平均数和算术平均数什么时候结果一样?
所有数据的权重完全相同时,两者结果一样。因为权重相同,权重和等于个数乘权重,分子分母同时约掉这个权重,公式就退化成求和除以个数。所以算术平均数是加权平均数的特例,把每个数据的权重都看成 1 就是算术平均数。
平均速度能用算术平均数算吗?
往返同一段路、去程和回程速度不同时,不能。设单程 60 公里,去程每小时 60 公里、回程每小时 40 公里,总路程 120 公里,总时间 1 小时加 1.5 小时共 2.5 小时,平均速度是 48 公里每小时。若直接算 (60 加 40) 除以 2 得 50,就错了,因为两段路花的时间不同,速度的权重是时间而不是路程。
一组数据里出现 0,还能算几何平均数吗?
不能。几何平均数要把所有数值连乘再开方,只要有一个数为 0,乘积就是 0,开方后也是 0,结果失去意义。处理办法通常是改用其他指标,或者先确认这个 0 是真实的观测值还是缺失值被误填。做增长率分析时,0 往往意味着当年完全没有业务,这种年份单独说明比硬算更诚实。
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