第一節 框線圖
框線圖

下四分位數、中位數、上四分位數、最大值與最小值合稱五數綜合(five-number summary),這五個數字對一組數據提供了很重要的資料。我們可利用框線圖(box-and-whisker diagram,又稱箱形圖)來把這些資料以圖像表示出來。下圖顯示一框線圖及五個數字在圖中的位置。

框線圖
框線圖
框線圖
我們也可以垂直方向繪畫框線圖

每兩個四分位數之間均包含\(\;25\%\;\)的數據,換言之,框線圖的框左和框右均包含\(\;25\%\;\)的數據,而中位數亦把框內的數據分成兩個\(\;25\%\;\)的部分。

除了最大值、最小值和各個四分位數外,框線圖亦能準確表示一組數據的分佈域和四分位數間距(如附圖所示)。

框線圖
從框線圖讀出分佈域和四分位數間距
框線圖的例子
  1. 請繪畫一個框線圖來表示以下數據組。 \[ S = \{ 61, 63, 65, 65, 65, 69, 71, 73, 73, 78 \} \]

提示

對於這組數據\(\;S\),我們有 \begin{align*} \hbox{最小值} &= 61 \\ \hbox{最大值} &= 78 \\ \hbox{中位數} &= \frac{1}{2}(65 + 69) = 67 \\ \hbox{下四分位數} &= 65 \\ \hbox{上四分位數} &= 73 \end{align*} 因此,這組數據的框線圖為

  1. 請繪畫一個框線圖來表示以下數據組。
    組區 頻數
    \(10-19\) \(4\)
    \(20-29\) \(5\)
    \(30-39\) \(10\)
    \(40-49\) \(7\)
    \(50-59\) \(4\)

提示

要找出這組數據的最大值、最小值及四分位數,我們可以繪畫這組數據的累積頻數多邊形。

從圖像可看到這組數據的資料: \begin{align*} \hbox{最小值} &= 9.5 \\ \hbox{最大值} &= 59.5 \\ \hbox{中位數} &= 35.5 \\ \hbox{下四分位數} &= 26.5 \\ \hbox{上四分位數} &= 44.5 \end{align*} 因此,這組數據的框線圖為

以下框線圖所示為\(\;28\;\)名學生在某次考試中的成績。

  1. 求這些學生成績的分佈域和四分位數間距。
  2. 若這次考試的合格分數為\(\;50\),求這次考試合格的人數。
  3. 德勤在這次考試中獲得\(\;99\;\)分,他認為全班只有\(\;1\;\)人的成績比他好。你同意德勤的說法嗎?試解釋原因。

提示

  1. 這些學生成績的分佈域為 \begin{align*} \hbox{分佈域} = 100 - 36 = 64 \end{align*} 而四分位數間距為 \begin{align*} \hbox{四分位數間距} = 72 - 50 = 22 \end{align*}
  2. \(50\;\)是這些成績的下四分位數,所以有\(\;3/4\;\)的成績在這個分數之上。換言之,這次考試合格的人數為 \[ \hbox{合格人數} = 28 \times \frac{3}{4} = 21 \]
  3. 德勤的說法未必正確。雖然他獲得\(\;99\;\)分,而最高分的考生獲得\(\;100\;\)分,但獲得\(\;100\;\)分的考生可能多於\(\;1\;\)位。

以下框線圖所示為\(\;A\;\)學校和\(\;B\;\)學校在最近\(\;12\;\)場籃球比賽中的得分。

  1. 哪間學校的得分中位數較高?
  2. 哪間學校的得分比較穩定?
  3. 智輝是\(\;B\;\)學校的學生。他聲稱他們的籃球隊最少有\(\;3\;\)場比賽的得分比\(\;A\;\)學校的高。你是否同意智輝所言?試解釋原因。

  1. \(A\;\)學校的得分中位數為\(\;96\),而\(\;B\;\)學校的得分中位數為\(\;94\),所以,\(A\;\)學校的得分中位數較高。
  2. \(A\;\)學校的得分分佈域和四分位數間距分別為 \begin{align*} \hbox{分佈域} &= 104 - 82 = 22, & \hbox{四分位數間距} &= 100 - 88 = 12 \end{align*} 至於\(\;B\;\)學校的得分分佈域和四分位數間距分別為 \begin{align*} \hbox{分佈域} &= 110 - 84 = 26, & \hbox{四分位數間距} &= 106 - 90 = 16 \end{align*} 可見\(\;A\;\)學校得分的分佈域和四分位數間距都較\(\;B\;\)學校的小,因此\(\;A\;\)學校的得分比較穩定。
  3. 注意\(\;B\;\)學校得分的上四分位數比\(\;A\;\)學校的得分最大值高,而且\(\;B\;\)學校有\(\;12\times\frac{1}{4}=3\;\)場比賽的得分多於其上四分位數,\(B\;\)學校在這\(\;3\;\)場比賽的得分一定比\(\;A\;\)學校的高。因此,智輝所言是正確的。
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