Z-оценка - это расстояние, измеренное в стандартных отклонениях
Возьми любое значение из распределения, вычти среднее и раздели на стандартное отклонение. Результат - на сколько стандартных отклонений значение отстоит от центра и в какую сторону. Z = 2 означает два стандартных отклонения выше среднего; z = минус 0.5 означает половину стандартного отклонения ниже. Это вся формула, и её стоит один раз проделать руками, потому что каждая последующая идея в статистике, от доверительных интервалов до проверки гипотез, - это замаскированная z-оценка.
Z-оценки важны потому, что они кладут все нормальные распределения на одну линейку. Балл 85 на тесте со средним 70 и стандартным отклонением 6 - это z = 2.5; рост 190 см в популяции со средним 175 и стандартным отклонением 6 - тоже z = 2.5. Оба сидят на одном процентиле, примерно 99.4-м, и одна таблица обслуживает обоих. Эта страница читает эту таблицу за тебя, рисуя кривую с закрашенной площадью ниже твоего значения, и сообщает также долю выше и долю в пределах этого расстояния от среднего.
Арифметика здесь остаётся точной. Z = 15 делить на 6 - это 5/2, и страница печатает 5/2 с 2.5 рядом, а не десятичную дробь, которую пришлось бы округлять, когда числа менее удобны. Процентиль, будучи площадью под кривой, неизбежно десятичный, и он так и подписан.
Что нужно знать о z-оценках
Знак говорит о стороне. Отрицательный - ниже среднего, положительный - выше; z = 0 - само среднее.
Почти всё лежит в пределах трёх. Около 68% нормальной совокупности в пределах одного стандартного отклонения, 95% в пределах двух, 99.7% в пределах трёх. Z = 4 - по-настоящему редкость.
Процентиль - это площадь слева. Z = 1.28 сидит примерно на 90-м процентиле, 1.645 на 95-м, 2.33 на 99-м.
Та же формула работает в обратную сторону. Значение при заданном z - это среднее плюс z умножить на стандартное отклонение, и так ставятся пороги: верхние 5% теста начинаются со среднего плюс 1.645 сигмы.
Z-оценка предполагает, что распределение примерно нормальное. Сама оценка всегда вычислима; процентиль что-то значит только тогда, когда колокол на месте.
Как найти z-оценку вручную
1
Вычти среднее из своего значения
Сохрани знак. Значение ниже среднего даёт отрицательную разность, и этот знак переносится в ответ.
2
Раздели на стандартное отклонение
Используй стандартное отклонение совокупности, если оно есть, выборочное - если есть только оно. Оставь результат точным, если деление не сходится.
3
Прочитай процентиль с нормальной кривой
Площадь слева от z - доля совокупности ниже твоего значения. Таблицы её перечисляют; эта страница вычисляет напрямую.
4
Для обратной задачи умножь и сложи
Значение равно среднему плюс z умножить на стандартное отклонение. Так порог по процентилю превращается обратно в балл.
Частые z-оценки и их процентили
Площадь слева от z на стандартной нормальной кривой.
z
Процентиль
Доля выше
Где используется
−2
2.3%
97.7%
Два стандартных отклонения ниже
−1
15.9%
84.1%
Одно ниже
0
50%
50%
Среднее
1
84.1%
15.9%
Одно выше
1.28
90%
10%
Порог верхних 10%
1.645
95%
5%
Односторонний тест на 5%
1.96
97.5%
2.5%
Двусторонний тест на 5%
2.33
99%
1%
Порог верхнего 1%
Разобранные примеры
Балл 85, среднее 70, стандартное отклонение 6
plain
x = 85, μ = 70, σ = 6
85 минус 70 - это 15, а 15 делить на 6 - это 5/2, так что z = 2.5. Площадь слева от 2.5 равна 0.9938, так что балл сидит примерно на 99.4-м процентиле: меньше одного студента из ста набрал больше.
48 минус 50 - это минус 2, а минус 2 делить на 2.5 - это минус 4/5, так что z = −0.8. Около 21% показаний ниже. Отрицательный z - не плохой z; он просто ниже середины.
Обратная задача. Верхние 5% начинаются с z = 1.645, а 1000 плюс 1.645 умножить на 150 - это около 1247. Переключи страницу на «найти значение по z-оценке», чтобы увидеть подстановку.
Ошибки с z-оценкой
Делить на дисперсию вместо стандартного отклонения. Дисперсия - это квадрат; ответ уехал бы в сигму раз.
Терять знак. Z = −1.5 и z = 1.5 сидят на 7-м и 93-м процентилях, а не в одном месте.
Читать не ту сторону таблицы. Одни таблицы дают площадь слева, другие - площадь между средним и z, третьи - правый хвост. Знай, какая у тебя в руках.
Округлять z перед тем, как смотреть в таблицу. Z = 1.96, округлённое до 2.0, сдвигает процентиль с 97.5 на 97.7; на пороге отбора это живые люди.
Применять z-оценку к распределению, которое и близко не нормальное. Число всё равно считается; процентиль - выдумка.
Вопросы о z-оценке
Какая формула у z-оценки?
Z равно x минус среднее, всё делить на стандартное отклонение. В символах z = (x − μ) / σ. Результат - число стандартных отклонений, на которое значение x отстоит от среднего, положительное выше и отрицательное ниже.
Как перевести z-оценку в процентиль?
Процентиль - это площадь под стандартной нормальной кривой слева от z. Z = 0 - 50-й процентиль, z = 1 - примерно 84-й, z = 2 - около 97.7-го. Введи значение выше, и страница закрасит эту площадь на кривой и напечатает её.
Какая z-оценка считается хорошей?
Это целиком зависит от того, что измеряется. На тесте высокий положительный z - это хорошо. Для показания давления или времени доставки хорош z около нуля, а большой в любую сторону - предупреждение. Z-оценка говорит, насколько значение необычно, а не приветствуется ли необычное.
Может ли z-оценка быть отрицательной?
Да. Отрицательная z-оценка означает, что значение ниже среднего. Z = −1 - одно стандартное отклонение ниже, и около 16% нормальной совокупности лежит ещё ниже.
Как найти исходное значение по z-оценке?
Перепиши формулу: x = μ + zσ. Умножь z-оценку на стандартное отклонение и прибавь среднее. Переключи страницу в обратный режим, и она покажет подстановку шаг за шагом.
В чём разница между z-оценкой и t-оценкой?
Z-оценка использует известное стандартное отклонение совокупности и нормальную кривую. Статистика t использует выборочное стандартное отклонение и кривую t, толстые хвосты которой учитывают дополнительную неопределённость от оценки сигмы по тем же данным. На больших выборках они согласны; на малых t - честный выбор.
Почему эта страница оставляет z-оценку дробью?
Потому что дробь точна, а округлённый z - это округлённый процентиль. Z = 5/2 - это 2.5 в любом случае, но z = 7/3 - это не 2.33, и страница предпочтёт напечатать 7/3 с 2.3333 рядом, чем делать вид, что десятичная запись и есть ответ.