0 Daumen
68 Aufrufe

Kennwerte der Statistik

Es soll das untere und obere Quartil bestimmt werden


Problem/Ansatz:

so, zum ersten Mal stelle ich hier etwas Verbotenes ein. Mal sehen, was passiert.

Wie soll das untere Quartil bestimmt werden? Ich sehe hier zwei unterschiedliche Ansätze, jeweils rot umrahmt. Einmal wir mit n gerechnet, ein anderes Mal mit n+1. Wie vermittelt man Neulingen diese Thematik? Sorry für die schlechte Auflösung


blob.png

Avatar vor von 2,3 k
Mal sehen, was passiert.

Na, die typographische Erscheinung erinnert an "Lambacher Schweizer" vom Klett Verlag. Doch welches Druckwerk ist es nun genau?

............ Bitte löschen, da vorheriger Kommentar zur Antwort gemacht wurde.

2 Antworten

0 Daumen

Es gibt unterschiedliche Definitionen für die Berechnung, siehe etwa https://mathworld.wolfram.com/Quantile.html.

Für Neulinge natürlich etwas problematisch. Ich würde allerdings immer diejenige Variante nehmen, die im Unterricht bzw. Lehrbuch verwendet wird. Dummerweise werden in diesem Arbeitsheft offenbar zwei verschiedene Varianten verwendet, was didaktisch gesehen natürlich völliger Käse ist. Ich würde das \(n+1\) in der Randspalte daher eher als Druckfehler verbuchen, da in Lehrbüchern die Variante mit \(n\) geläufig ist.


Eine didaktische Erklärung könnte in etwa Folgende sein:

Quantile (in diesem Fall Quartile) sollen die sortierten Daten in Teile aufteilen (hier 25 %-Anteile).

Problem in der Praxis: Bei den Daten 1, 9, 15, 28 wäre das untere Quartil zwischen 1 und 9. Wie entscheidet man jetzt konkret, ob der Wert 4 oder der Wert 7 das untere Quartil darstellt? Was rechtfertigt es, ausgerechnet dann den Mittelwert zu nehmen? Man könnte auch den unteren oder den oberen Wert nehmen, also 1 bzw. 9. Diese Problematik führt dazu, dass es sinnvoll ist, unterschiedliche Definitionen je nach Anwendungsbereich und Datenlage zu verwenden. Die Art, wie man zwischen den Werten interpoliert kann also sehr unterschiedlich sein. Das führt dazu, dass verschiedene Berechnungsmethoden durchaus sinnvoll sind.

In Statistik-Software (z.B. R) ist es daher möglich, verschiedene Methoden zur Quantilberechnung heranzuziehen.

Avatar vor von 22 k
0 Daumen

Das ist das Arbeitsheft Mathematik für die Klassenstufe 10 aus dem Klett-Verlag.

Du weißt, dass der Zentralwert, das 0,5-Quantil ist, welches die 15 Werte in zwei Bereiche teilt.

Nimmt man also 0.5 * 15 = 7.5, dann müsstest du das arithmetische Mittel aus dem 7. und 8. Wert der sortierten Liste nehmen. Das ist jedoch falsch, wie wir wissen.

Nimmt man 0.5 * (15 + 1) = 8, dann würde man den 8. Wert der sortierten Liste nehmen, was dem korrekten Wert entsprechen würde.

Eine schöne Regel ist:

Ist (n + 1) * p eine ganze Zahl, dann nehmen wir den Wert der sortierten Liste, der an dieser Stelle steht. Ist (n + 1) * p eine Zahl zwischen zwei ganzen Zahlen, dann nehmen wir den Mittelwert zwischen den Werten, die an diesen Rangplätzen stehen.

Bei 15 Werten rechnen wir also:

1/4 * (15 + 1) = 4 → Unteres Quartil ist der Wert am 4. Rangplatz

1/2 * (15 + 1) = 8 → Zentralwert ist der Wert am 8. Rangplatz

3/4 * (15 + 1) = 12 → Oberes Quartil ist der Wert am 12. Rangplatz

Avatar vor von 494 k 🚀
Nimmt man also 0.5 * 15 = 7.5, dann müsstest du das arithmetische Mittel aus dem 7. und 8. Wert der sortierten Liste nehmen. Das ist jedoch falsch, wie wir wissen.

Falsch. Bei nicht ganzzahligem Ergebnis nimmt man den Wert auf dem höheren Rangplatz, also Stelle 8, was korrekt ist. Zumindest dann, wenn man mit \(n\) statt \(n+1\) arbeitet, was in Aufgabe 2b gemacht wird.

Es hängt also immer davon ab, welche Definition man zugrunde legt. Die Diskrepanz zwischen den zwei unterschiedlich angewendeten Definitionen in dem Arbeitsheft und damit die Problematik des FS hast du offenbar nicht verstanden.

Deine "schöne Regel" ist jedenfalls nicht allgemeingültig und hängt von der verwendeten Definition des Lehrmaterials bzw. des Lehrers ab.

Du hast es offensichtlich nicht verstanden.

Bei 1/4 * 15 kam das Buch in der Beispielrechnung auf 3.75 und würde dann nicht den Wert an der 4. Rangplatz nehmen sondern die Werte am 3. und 4. Rangplatz mitteln.

Daher lautet eine Regel

Wir nehmen p*n und ist dies kein ganzzahliger Wert, dann runden wir p*n auf den nächsten ganzzahligen Wert auf und nehmen den Wert an diesem Rangplatz. Ist p*n ein ganzzahliger Wert dann mitteln wir die Werte an diesem und dem darauffolgenden Rangplatz.

Diese Regel ist aber für Realschüler sehr verwirrend, weshalb man eben die Regel etwas abändert

Ist p*(n + 1) ganzzahlig, dann nehmen wir den Wert an diesem Rangplatz und ist p*(n + 1) nicht ganzzahlig, dann mitteln wir die Werte zwischen den Rangplatzen zwischen denen p*(n + 1) steht.

Leider hat man in der Beispielrechnung nur p*n genommen und kam auf 3.75 und würde dann Mitteln. Das wäre aber auch verkehrt.

Denn bei p*n = 3.75 würde man eben den Wert am 4. Rangplatz nehmen weil dann aufgerundet werden müsste.

Es gibt also eine Regel mit p*n und eine Regel mit p*(n + 1). Wir sollten diese beiden Regeln nicht miteinander mischen, wie dies im Arbeitsheft passiert ist.

Deine "schöne Regel" ist jedenfalls nicht allgemeingültig und hängt von der verwendeten Definition des Lehrmaterials bzw. des Lehrers ab.

Es ist nicht meine schöne Regel, sondern eben die Regel aus dem Arbeitsheft, die am Rand steht. Man muss nur in der Lage sein, sie anzuwenden, was den Autoren hier nicht gelungen ist. Aber vermutlich steht auch genau deswegen in der Formel zum Zentralwert und zum oberen Quartil bereits eine Klammer drin.

Wie das Buch in der rechten Spalte vorgibt, soll mit n + 1 gerechnet werden. Daher müssen wir erstmal die Rechnung von den Autoren korrigieren. Meine Lösung würde wie folgt aussehen:

IMG_5873.JPEG

Bei 1/4 * 15 kam das Buch in der Beispielrechnung auf 3.75 und würde dann nicht den Wert an der 4. Rangplatz nehmen sondern die Werte am 3. und 4. Rangplatz mitteln.

Das hatte ich übersehen, ja. Ändert aber nichts an der Frage des FS, auf die du meiner Meinung nach nicht eingegangen bist, denn

Diese Regel ist aber für Realschüler sehr verwirrend, weshalb man eben die Regel etwas abändert

halte ich für unsinnig, da nach meiner Erfahrung die meisten Bücher tatsächlich mit \(n\) und eben nicht mit \(n+1\) arbeiten, viele reden auch einfach nur von "Mitte", ohne irgendwelche Rangplätze zu berechnen, was nach deiner Argumentation ja noch weniger verwirrend wäre als etwas zu berechnen. Ich denke auch nicht, dass "zu verwirrend" eine mathematisch adäquate Begründung ist. Das, was du tust oder tun würdest, interessiert an dieser Stelle jedenfalls recht wenig und wird auch den Lehrer nicht interessieren, wenn er es mit \(n\) rechnet. In einer älteren Ausgabe Schnittpunkt 10 für NRW wird übrigens auch mit \(n\) gearbeitet und nicht mit \(n+1\). Ob das in einer aktualisierten Ausgabe mal "korrigiert" wurde, kann ich nicht sagen. Auch, weshalb im Arbeitsheft dann solch ein Durcheinander herrscht, lässt sich wohl kaum beantworten, hier sollte man sich aber an die Lehrbuchreihe halten bzw. eben an das, was der Lehrer vorgibt.

Offenbar arbeitet das Arbeitsheft aber mit \(n+1\) und es wurde in der Aufgabe nicht korrekt umgesetzt, dem stimme ich soweit zu. Wenn das Lehrbuch und der Lehrer allerdings mit \(n\) arbeiten, ist diese Variante vorzuziehen. Wie man diese Diskrepanz einem Neuling erläutern kann, habe ich ja bereits in meiner Antwort dargestellt, was meines Erachtens auch der Kern der Frage war.

Nach einer Lösung wurde jedenfalls nicht gefragt und einen Boxplot zeichnet man für gewöhnlich nicht direkt auf die Achse.

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community