法線曲線下の面積を計算する方法

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著者: Laura McKinney
作成日: 3 4月 2021
更新日: 10 5月 2024
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5-1 曲線下的面積
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あなたは数学のテストで12点を取ったので、テストを受けた他の全員と比較してどうしたか知りたいです。全員のスコアをプロットすると、形状がベル曲線に似ていることがわかります(統計の正規分布と呼ばれます)。データが正規分布に適合する場合、生のスコアをzスコアに変換し、zスコアを使用して、グループ内の他の全員と自分の立場を比較できます。これは、曲線下面積の推定と呼ばれます。

    データが正常に配布されていることを確認してください。正規分布または曲線は、ほとんどのスコアが中央にあるベルのような形をしており、スコアが中央から離れるほど小さくなります。標準化された正規分布の平均はゼロで、標準偏差は1です。平均は分布の中央にあり、スコアの半分が左側に、スコアの半分が右側にあります。曲線の下の面積は1.00または100%です。データが正規分布していることを確認する最も簡単な方法は、SASやMinitabなどの統計ソフトウェアプログラムを使用して、Anderson Darling Test of Normalityを実施することです。データが正常であれば、zスコアを計算できます。

    データの平均を計算します。平均を計算するには、個々のスコアを合計し、スコアの総数で割ります。たとえば、すべての数学スコアの合計が257で、20人の生徒がテストを受けた場合、平均は257/20 = 12.85になります。

    標準偏差を計算します。平均から個々のスコアを引きます。スコアが12の場合、平均12.85からこれを引くと、(-0.85)が得られます。個々のスコアのそれぞれを平均値から引いたら、それぞれにそれ自体を乗算して二乗します。(-0.85)*(-0.85)は0.72です。 20のスコアのそれぞれに対してこれを行ったら、これらをすべて加算し、スコアの合計数から1を引いた値で割ります。合計が254.55の場合、19で割ると13.4になります。最後に、13.4の平方根を取得して3.66を取得します。これは、スコアの母集団の標準偏差です。

    次の式を使用して、zスコアを計算します:スコア-平均/標準偏差。 12 -12.85(平均)のスコアは-(0.85)です。 12.85の標準偏差を除算すると、Zスコアは(-0.23)になります。このZスコアは負です。つまり、12の生のスコアは、母集団の平均である12.85を下回りました。このZスコアは、平均より正確に0.23標準偏差単位低くなります。

    Z値を調べて、Zスコアまでの曲線の下の領域を見つけます。リソース2はこのテーブルを提供します。通常、この種のテーブルには、鐘形の曲線とZスコアを示す線が表示されます。そのZスコアの下の領域はすべて影付きになり、このテーブルが特定のZスコアまでのスコアを検索するためのものであることを示します。マイナス記号は無視してください。 Zスコア0.23の場合、左側の列で最初の部分0.2を検索し、この値をテーブルの一番上の行に沿って0.03と交差させます。 Z値は0.5910です。この値に100を掛けると、テストスコアの59%が12未満であることを示します。

    リソース3の表1など、片側zテーブルのz値を調べることにより、zスコアの上下のスコアの割合を計算します。このタイプのテーブルには、2つの鐘形曲線が表示されます。 1つの曲線でzスコアの下にある数字と2番目のベル曲線でzスコアの上にある数字。 (-)記号を無視します。前と同じ方法でz値を調べ、0.4090のz値に注目します。この値に100を掛けて、スコアの12を上回るまたは下回るスコアの割合(41%)を取得します。これは、スコアの41%が12を下回るか12を上回ることを意味します。

    下側のテール(左側)と上側のテール(右側)の両方が陰影付けされた1つの鐘型曲線の図表を使用して、zスコアの上下のスコアの割合を計算します(リソース3の表2) 。再び、負の符号を無視し、列の値0.02と行見出しの0.03を検索して、0.8180のZ値を取得します。この数値に100を掛けると、数学テストのスコアの82%がスコア12を上回ったり下回ったりすることがわかります。