Scrivi i numeri di cui vuoi misurare la dispersione, separati da punto e virgola ( ; ). Vengono calcolate insieme la deviazione standard della popolazione σ e la deviazione standard campionaria s, insieme alla media, alle varianze e alla somma dei quadrati degli scarti.
Indice
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Cosa puoi fare in questa pagina
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A cosa serve questo calcolo?
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Come si usa
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Formule e figure
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Simboli e termini
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Cosa conviene sapere prima
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Come calcolarlo con Excel
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Come calcolarlo con Fogli Google
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Come calcolarlo con Python
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La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
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Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
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I punti di forza di DataChef
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Funzioni correlate
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Tutte le calcolatrici di NumberChef
Cosa puoi fare in questa pagina
- Scrivi i numeri separati da punto e virgola ( ; ) e ottieni subito la deviazione standard (detta anche scarto quadratico medio)
- Vedi insieme la deviazione standard della popolazione \(\sigma\) (si divide per \(N\)) e la deviazione standard campionaria \(s\) (si divide per \(N-1\))
- Vengono calcolati anche la media \(\mu\), la somma dei quadrati degli scarti \(\sum (x_i-\mu)^2\) e le varianze \(\sigma^2,\ s^2\), così puoi seguire ogni passaggio a colpo d’occhio
- In questa stessa pagina trovi anche una spiegazione semplice delle formule e le formule pronte da copiare per Excel, Fogli Google e Python
A cosa serve questo calcolo?
Il punteggio z (punteggio standardizzato) dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un punteggio: \(z = \dfrac{x - \text{media}}{\text{deviazione standard}}\). La deviazione standard è proprio al denominatore.
Se in una classe la media dei voti è 6,5 e la deviazione standard è 1, un voto di 8 ha \(z = (8 - 6{,}5) \div 1 = 1{,}5\), cioè si trova 1,5 deviazioni standard sopra la media. Lo stesso ragionamento sta dietro ai test standardizzati e alle valutazioni che confrontano uno studente con il resto del gruppo. Spiega anche perché lo stesso voto risalta di più in una verifica in cui i voti sono molto vicini tra loro (dispersione piccola).
Per quanto siano fatte con precisione, la lunghezza delle viti e il peso dei componenti variano sempre un poco. Le fabbriche misurano questa variabilità con la deviazione standard e gestiscono il processo in modo che «la media ± 3 deviazioni standard» resti entro le specifiche del cliente.
Più la deviazione standard è piccola, più i prodotti sono uniformi e di qualità. È un indicatore così basilare che migliorare la qualità si può quasi descrivere come il lavoro di ridurla.
Due investimenti possono avere entrambi un rendimento medio del 5%, ma quello i cui rendimenti hanno una deviazione standard più grande ha anni di forti guadagni e anni di forti perdite, quindi è considerato più rischioso.
In finanza la deviazione standard dei rendimenti si chiama volatilità ed è la misura di rischio più comune. Per le decisioni importanti sui soldi, guarda la dispersione (la deviazione standard) oltre alla media.
Due città possono avere la stessa temperatura media annua. Se la deviazione standard delle temperature mensili è piccola, la città è mite tutto l’anno; se è grande, estate e inverno sono molto diversi.
La deviazione standard trasforma in un numero «stabile o variabile», cosa che la sola media non mostra. Si usa per confrontare i climi e per pianificare colture e turismo.
L’intervallo di riferimento indicato nei referti delle analisi del sangue a volte si ottiene raccogliendo i dati di molte persone sane e prendendo circa «la media ± 2 deviazioni standard» (in pratica ogni esame usa un metodo adatto alla forma della sua distribuzione).
Conoscere la deviazione standard aiuta a restare sereni: essere un po’ fuori dall’intervallo di riferimento non significa automaticamente essere malati, perché anche una parte delle persone sane ne esce.
Formule e figure
Simboli e termini
Simboli
| \(x_1, x_2, \ldots, x_N\) | ics con 1, ics con 2, …, ics con N | I singoli valori di cui vuoi misurare la dispersione. (Esempio: i voti di 8 studenti) |
| \(N\) | enne | Il numero di dati. (Esempio: per 8 studenti, \(N = 8\)) |
| \(\mu\) | mi | La media. È la lettera greca che indica la media di una popolazione. La media di un campione si scrive \(\bar{x}\) (x con la barra), ma si calcola allo stesso modo. |
| \(x_i - \mu\) | ics con i meno mi | Lo scarto. Indica di quanto ogni valore si allontana dalla media. |
| \(S\) | esse | La somma dei quadrati degli scarti, \(\sum (x_i-\mu)^2\), che si ottiene elevando al quadrato ogni scarto e sommando tutto. Da essa si ricavano la varianza e la deviazione standard. |
| \(\sigma^2\) | sigma al quadrato | La varianza della popolazione, cioè la somma dei quadrati degli scarti divisa per il numero di dati \(N\). |
| \(\sigma\) | sigma | La deviazione standard della popolazione, la radice quadrata della varianza della popolazione. È il simbolo più noto della dispersione. |
| \(s^2\) | esse al quadrato | La varianza campionaria (varianza campionaria corretta), cioè la somma dei quadrati degli scarti divisa per \(N-1\). |
| \(s\) | esse | La deviazione standard campionaria, la radice quadrata della varianza campionaria. |
| \(\sum\) | sigma (simbolo di sommatoria) | Un simbolo che significa «somma tutto». \(\sum_{i=1}^{N} x_i\) è la somma da \(x_1\) a \(x_N\). |
Termini
| deviazione standard (scarto quadratico medio) | Un numero che indica quanto i dati sono sparsi intorno alla media. È la radice quadrata della varianza e, poiché la sua unità di misura è la stessa dei dati, è utile come indicazione dello «scostamento tipico dalla media». È la misura di dispersione più usata. |
| varianza | La media degli scarti (le differenze tra ogni valore e la media) elevati al quadrato. Indica quanto è grande la dispersione, ma la sua unità di misura è al quadrato, quindi di solito si calcola la radice quadrata per ottenere la deviazione standard. |
| scarto | La differenza tra un valore e la media (\(x_i - \mu\)). Se è positivo il valore è sopra la media, se è negativo è sotto. Sommati così come sono danno sempre 0, quindi si elevano al quadrato prima di usarli. |
| somma dei quadrati degli scarti (devianza) | Gli scarti elevati al quadrato e sommati tutti. Da questo valore si ricavano la varianza e la deviazione standard. Si chiama anche devianza. |
| popolazione | L’intero gruppo che vuoi studiare. Se i tuoi dati sono proprio tutto il gruppo, usa la deviazione standard della popolazione \(\sigma\). |
| campione | Una parte dei dati presa da una popolazione (l’intero gruppo). Quando stimi la dispersione dell’intero gruppo a partire da un campione, usa la deviazione standard campionaria \(s\). |
| varianza campionaria corretta | La varianza che si usa per stimare la varianza di una popolazione a partire da un campione. Si divide la somma dei quadrati degli scarti per \(N-1\). Dividendo per \(N\) la dispersione della popolazione verrebbe sottostimata, quindi si divide per un numero in meno per correggerla. |
| correzione di Bessel | La correzione che consiste nel dividere per \(N-1\) invece che per \(N\) nella varianza campionaria. \(N-1\) si chiama anche numero dei gradi di libertà. |
Cosa conviene sapere prima
Ecco che cosa conviene sapere per usare il calcolo di questa pagina capendone il significato, e non solo premendo il pulsante.
| La media (classe 5ª della primaria, 10-11 anni) |
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| Numeri relativi e parentesi (classe 1ª della secondaria di primo grado, 11-12 anni) |
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| Potenze (classe 1ª della secondaria di primo grado, 11-12 anni) |
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| Radici quadrate (classe 2ª della secondaria di primo grado, 12-13 anni) |
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| Distribuzione e dispersione dei dati (dalla secondaria di primo grado alla secondaria di secondo grado, 11-16 anni) |
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Come calcolarlo con Excel
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Numero di dati N | =CONTA.NUMERI(B1:B8) |
| Somma Σx | =SOMMA(B1:B8) |
| Media μ | =MEDIA(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Somma dei quadrati degli scarti S | =DEV.Q(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Varianza della popolazione σ² | =VAR.POP(B1:B8) |
| Deviazione standard della popolazione σ | =DEV.ST.POP(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Varianza campionaria s² | =VAR(B1:B8) |
| Deviazione standard campionaria s | =DEV.ST(B1:B8) |
La prima tabella mostra 18 come media μ. La deviazione standard della popolazione σ della terza tabella è circa 4,899 e la deviazione standard campionaria s della quarta tabella è circa 5,237.
Per usare un numero diverso di valori, aggiungi (o togli) righe di numeri, poi cambia «B1:B8» nelle formule con il tuo intervallo di dati (per 10 valori, B1:B10).
DEV.ST.POP e VAR.POP, con «POP», sono per una popolazione (si divide per N). DEV.ST e VAR, senza «POP», sono per un campione (si divide per N − 1). DEV.Q dà la somma dei quadrati degli scarti in un solo passaggio.
Come calcolarlo con Fogli Google
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Numero di dati N | =CONTA.NUMERI(B1:B8) |
| Somma Σx | =SOMMA(B1:B8) |
| Media μ | =MEDIA(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Somma dei quadrati degli scarti S | =DEV.Q(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Varianza della popolazione σ² | =VAR.POP(B1:B8) |
| Deviazione standard della popolazione σ | =DEV.ST.POP(B1:B8) |
| Valore 1 | 10 |
| Valore 2 | 12 |
| Valore 3 | 23 |
| Valore 4 | 23 |
| Valore 5 | 16 |
| Valore 6 | 23 |
| Valore 7 | 21 |
| Valore 8 | 16 |
| Varianza campionaria s² | =VAR(B1:B8) |
| Deviazione standard campionaria s | =DEV.ST(B1:B8) |
Anche in Fogli Google puoi calcolare allo stesso modo: DEV.ST.POP e VAR.POP per una popolazione, DEV.ST e VAR per un campione.
Come calcolarlo con Python
import statistics
numbers = [10, 12, 23, 23, 16, 23, 21, 16] # i numeri di cui vuoi misurare la dispersione
mean = statistics.mean(numbers) # media μ
pstdev = statistics.pstdev(numbers) # deviazione standard della popolazione σ (si divide per N)
pvariance = statistics.pvariance(numbers) # varianza della popolazione σ²
sstdev = statistics.stdev(numbers) # deviazione standard campionaria s (si divide per N-1)
svariance = statistics.variance(numbers) # varianza campionaria s²
print(f"Numero di dati: {len(numbers)} / Somma: {sum(numbers)} / Media: {mean}")
print(f"Varianza della popolazione σ²: {pvariance} / Deviazione standard della popolazione σ: {pstdev}")
print(f"Varianza campionaria s²: {svariance} / Deviazione standard campionaria s: {sstdev}")
La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
μ = Σxᵢ ÷ N
\mu = \frac{x_1 + x_2 + \cdots + x_N}{N}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>μ</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>+</mo>
<msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub>
<mo>+</mo>
<mo>⋯</mo>
<mo>+</mo>
<msub><mi>x</mi><mi>N</mi></msub>
</mrow>
<mi>N</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
mu = (x_1 + x_2 + cdots + x_N) / N
Mean[data]
mu := add(x[i], i = 1 .. N)/N;
mu = mean(x);
μ = (x_1 + x_2 + ⋯ + x_N)/N
S = Σ(xᵢ − μ)²
S = \sum_{i=1}^{N} (x_i - \mu)^2
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>∑</mo>
<mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><mi>μ</mi><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</math>
S = sum_(i=1)^N (x_i - mu)^2
Total[(data - Mean[data])^2]
S := add((x[i] - mu)^2, i = 1 .. N);
S = sum((x - mean(x)).^2);
S = ∑_(i=1)^N (x_i − μ)^2
σ² = S ÷ N, s² = S ÷ (N − 1)
\sigma^2 = \frac{S}{N}, \qquad s^2 = \frac{S}{N-1}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msup><mi>σ</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>=</mo>
<mfrac><mi>S</mi><mi>N</mi></mfrac>
<mo>,</mo>
<mspace width="1em"/>
<msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>=</mo>
<mfrac><mi>S</mi><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac>
</mrow>
</math>
sigma^2 = S/N, s^2 = S/(N-1)
popVar = S/n; sampleVar = Variance[data] (* N è una funzione predefinita di Mathematica, quindi il numero di dati si chiama n *)
sigma2 := S/N; s2 := S/(N - 1);
popVar = S/N; sampleVar = var(x);
σ^2 = S/N, s^2 = S/(N−1)
σ = √(σ²), s = √(s²)
\sigma = \sqrt{\sigma^2} = \sqrt{\dfrac{S}{N}}, \qquad s = \sqrt{s^2} = \sqrt{\dfrac{S}{N-1}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>σ</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt><mfrac><mi>S</mi><mi>N</mi></mfrac></msqrt>
<mo>,</mo>
<mspace width="1em"/>
<mi>s</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt><mfrac><mi>S</mi><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></msqrt>
</mrow>
</math>
sigma = sqrt(S/N), s = sqrt(S/(N-1))
popSD = Sqrt[S/n]; sampleSD = StandardDeviation[data] (* N è una funzione predefinita di Mathematica, quindi il numero di dati si chiama n *)
sigma := sqrt(S/N); s := sqrt(S/(N - 1));
popSD = sqrt(S/numel(x)); sampleSD = std(x);
σ = √(S/N), s = √(S/(N−1))
Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
Sei un assistente per il calcolo statistico. Esegui il calcolo seguente eseguendo davvero del codice Python e basa la risposta solo sui numeri del risultato dell’esecuzione (non rispondere con calcoli a mente o ipotesi). Per i dati seguenti, calcola ciascuno dei valori indicati. Dati: 10 ; 12 ; 23 ; 23 ; 16 ; 23 ; 21 ; 16 1. Il numero di dati, la somma e la media 2. La somma dei quadrati degli scarti (la differenza di ogni valore dalla media, elevata al quadrato e sommata) 3. La varianza della popolazione σ² (si divide per N) e la deviazione standard della popolazione σ 4. La varianza campionaria s² (si divide per N − 1) e la deviazione standard campionaria s Mostra le formule che hai usato e i numeri del risultato dell’esecuzione.
Come si usa
-
1Inserisci i numeriScrivi nei campi i numeri con cui vuoi fare il calcolo
-
2CalcolaFai clic sul pulsante «Calcola»
-
3Guarda il risultatoIl risultato compare subito. Nella stessa pagina trovi anche lo svolgimento del calcolo e la spiegazione della formula
I punti di forza di DataChef
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