Średnia arytmetyczna, ważona i geometryczna

Zadanie 1.
Dominanta to wartość, która występuje najczęściej. Z wykresu możemy odczytać, że najwięcej osób zarabia \(4\) tysiące złotych. To oznacza, że dominanta miesięcznych zarobków wynosi \(4\) tys. zł ponieważ tę wartość zarobków osiąga najwięcej osób w firmie \(F\).

Zadanie 2.
Krok 1. Obliczenie liczby pracowników.
Aby poznać liczbę pracowników tej firmy, musimy zsumować liczbę osób pobierających dane wynagrodzenie (np. \(1\) osoba zarabia \(1,5\) tysiąca, \(1\) osoba zarabia \(2\) tysiące, \(4\) osoby zarabiają \(2,5\) tysiąca itd.). To oznacza, że tych pracowników będziemy mieć:
$$1+1+4+7+10+14+13+9+6+3+2+1+1+1+2=75$$

Krok 2. Obliczenie mediany.
Mamy nieparzystą liczbę pracowników, a to oznacza, że mediana będzie równa tak zwanej środkowej wartości. W przypadku ciągu \(75\)-elementowego, środkową wartością będzie pensja numer \(38\).

Teoretycznie powinniśmy teraz wypisać wszystkie zarobki w ciągu niemalejącym (od najmniejszej do największej wypłaty) i wybrać tę, która będzie trzydziesta ósma w kolejności. Oczywiście nie będziemy zapisywać po kolei tych wszystkich pensji - wystarczy zauważyć, że \(1+1+4+7+10+14=37\) osób zarabia \(4\) tysiące lub mniej. Nas interesują zarobki \(38.\) osoby, a te wynoszą w takim razie \(4,5\) tysiąca złotych. Stąd też mediana zarobków wynosi właśnie \(4,5\) tysiąca złotych.

Zadanie 3.
Osób zarabiających \(5,5\) tysiąca złotych lub mniej mamy:
$$1+1+4+7+10+14+13+9+6=65$$

Wszystkich pracowników mamy \(75\), więc ci zarabiający \(5,5\) tys. zł lub mniej stanowią:
$$\frac{65}{75}\cdot100\%=86\frac{2}{3}\%$$

Zadanie 4.
Aby obliczyć średnią, musimy zsumować wszystkie wynagrodzenia i podzielić to przez liczbę wszystkich pracowników. Suma wszystkich wynagrodzeń będzie równa:
$$1\cdot1,5+1\cdot2+4\cdot2,5+7\cdot3+10\cdot3,5+14\cdot4+13\cdot4,5+$$ $$+9\cdot5+6\cdot5,5+3\cdot6+2\cdot6,5+1\cdot7+1\cdot7,5+1\cdot8,5+2\cdot10=$$ $$=1,5+2+10+21+35+56+58,5+45+33+18+13+7+7,5+8,5+20=336$$

Wiemy już, że mamy \(75\) pracowników, zatem średnia będzie równa:
$$śr=\frac{336}{75}$$ $$śr=4,48$$

Średnia pensja wynosi więc \(4480zł\).

Krok 1. Obliczenie sumy liczb \(a, b, c, d\).
Jeżeli średnia czterech liczb jest równa \(20\), to suma tych liczb będzie równa \(4\cdot20=80\). Możemy to też zapisać, korzystając ze wzoru na średnią arytmetyczną:
$$śr=\frac{a+b+c+d}{4}$$ $$20=\frac{a+b+c+d}{4}$$ $$a+b+c+d=80$$

Krok 2. Obliczenie średniej arytmetycznej nowego zestawu.
Nowa średnia arytmetyczna będzie wynosić:
$$śr=\frac{a-10+b+30+c+d}{4}$$ $$śr=\frac{(a+b+c+d)+20}{4}$$ $$śr=\frac{80+20}{4}$$ $$śr=\frac{100}{4}$$ $$śr=25$$

Skoro średnia arytmetyczna tych pięciu liczb jest równa \(8\), to możemy zapisać, że:
$$\frac{5x+6+6x+7+7x+8+8x+9+9x+10}{5}=8$$ $$\frac{35x+40}{5}=8 \quad\bigg/\cdot5$$ $$35x+40=40$$ $$35x=0$$ $$x=0$$

Krok 1. Uporządkowanie liczb w porządku niemalejącym.
Aby obliczyć medianę musimy na początku uporządkować liczby w porządku rosnącym (a precyzyjniej w porządku niemalejącym). Teoretycznie wydaje się to trudne, bo w trzech liczbach mamy niewiadomą \(x\), ale skoro liczba \(x\) jest dodatnia, to na pewno \(1\) jest tą liczbą najmniejszą, a \(4+3x\) jest największą. Nasz uporządkowany zestaw będzie wyglądał następująco:
$$1; \quad 1+x; \quad 1+2x; \quad 4+3x$$

Krok 2. Wyznaczenie mediany.
Mamy parzystą ilość wyrazów, zatem mediana jest średnią arytmetyczną dwóch wyrazów środkowych, czyli \(1+x\) oraz \(1+2x\). Mediana jest równa \(10\), zatem możemy zapisać, że:
$$\frac{1+x+1+2x}{2}=10$$ $$\frac{3x+2}{2}=10$$ $$3x+2=20$$ $$3x=18$$ $$x=6$$

Krok 1. Obliczenie średniej arytmetycznej zestawu liczb.
Na początek musimy poznać dokładną wartość średniej arytmetycznej zestawu naszych liczb. Skoro mamy \(128\) razy liczbę \(4\) i \(122\) razy liczbę \(2\), to średnia będzie równa:
$$\bar{a}=\frac{128\cdot4+122\cdot2}{250}$$ $$\bar{a}=\frac{512+244}{250}$$ $$\bar{a}=\frac{756}{250}$$ $$\bar{a}=3,024$$

Krok 2. Obliczenie błędu bezwzględnego.
Błąd bezwzględny obliczymy ze wzoru:
$$Δx=|x-p|$$

W powyższym wzorze \(Δx\) to błąd bezwzględny, \(x\) to wartość dokładna, natomiast \(p\) to wartość przybliżona. Wiemy już, że dokładna średnia jest równa \(x=3,024\), natomiast wartość przybliżona to \(p=3\), zatem:
$$Δx=|3,024-3|$$ $$Δx=|0,024|$$ $$Δx=0,024$$

Krok 1. Obliczenie wartości \(x\).
Korzystając z informacji, że średnia tych ośmiu liczb jest równa \(9\) możemy zapisać, że:
$$\frac{x+2+4+6+8+10+12+14}{8}=9$$ $$\frac{x+56}{8}=9$$ $$x+56=72$$ $$x=16$$

Krok 2. Uporządkowanie wszystkich wyrazów.
Aby móc przystąpić do obliczenia mediany koniecznie musimy ustawić wszystkie wyniki w porządku niemalejącym (czyli od najmniejszej liczby do największej):
$$2,4,6,8,10,12,14,16$$

Krok 3. Wyznaczenie mediany.
Z racji tego, iż jest parzysta liczba wszystkich wyrazów (jest ich dokładnie osiem), to medianą będzie średnia arytmetyczna dwóch środkowych wyrazów (czyli wyrazu czwartego i piątego), zatem:
$$m=\frac{8+10}{2}$$ $$m=\frac{18}{2}$$ $$m=9$$

Krok 1. Obliczenie wartości \(x\).
Mamy dziesięć liczb, z czego cztery kryją się pod niewiadomą \(x\). Gdyby te niewiadome liczby były zapisane np. jako \(a,b,c,d\) to moglibyśmy przypuszczać, że każda z tych liczb jest różna. Skoro jednak wszystkie niewiadome uzyskały ten sam symbol \(x\) to jest to dla nas znak, że pod każdą z tych liczb kryje się ta sama wartość i my ją sobie teraz wyznaczymy.

Korzystając zatem ze wzoru na średnią arytmetyczną możemy zapisać, że:
$$\frac{3+10+5+x+x+x+x+12+19+7}{10}=12$$ $$\frac{56+4x}{10}=12$$ $$56+4x=120$$ $$4x=64$$ $$x=16$$

Krok 2. Zapisanie liczb w porządku niemalejącym.
Aby móc przystąpić do obliczenia mediany musimy uporządkować te liczby w porządku niemalejącym (czyli od najmniejszej do największej). Otrzymamy zatem następującą sytuację:
$$3,5,7,10,12,16,16,16,16,19$$

Krok 3. Obliczenie mediany.
Mamy parzystą ilość liczb, zatem mediana będzie średnią arytmetyczną wartości środkowych wyrazów. W tym przypadku skoro mamy \(10\) liczb, to mediana będzie średnią arytmetyczną wartości piątej i szóstej liczby, czyli:
$$m=\frac{12+16}{2}$$ $$m=\frac{28}{2}$$ $$m=14$$

Krok 1. Zapisanie ocen w porządku niemalejącym.
Aby przystąpić do obliczenia mediany musimy ułożyć oceny od najmniejszej do największej, zatem:
$$2,3,3,3,3,3,4,4,4,4,4,5,5,5,6,6$$

Krok 2. Obliczenie mediany.
Wszystkich ocen mamy łącznie \(2+3+5+5+1=16\). To oznacza, że mediana będzie średnią arytmetyczną ósmej i dziewiątej oceny zapisanej w ciągu z kroku pierwszego. Ósmą i dziewiątą oceną jest czwórka, zatem:
$$m=\frac{4+4}{2}$$ $$m=\frac{8}{2}$$ $$m=4$$

Krok 1. Obliczenie wartości \(x\).
Korzystając z informacji, że średnia tych ośmiu liczb jest równa \(9\) możemy zapisać, że:
$$\frac{x+2+4+6+8+10+12+14}{8}=9$$ $$\frac{x+56}{8}=9$$ $$x+56=72$$ $$x=16$$

Krok 2. Uporządkowanie wszystkich wyrazów.
Aby móc przystąpić do obliczenia mediany koniecznie musimy ustawić wszystkie wyniki w porządku niemalejącym (czyli od najmniejszej liczby do największej):
$$2,4,6,8,10,12,14,16$$

Krok 3. Wyznaczenie mediany.
Z racji tego, iż jest parzysta liczba wszystkich wyrazów (jest ich dokładnie osiem), to medianą będzie średnia arytmetyczna dwóch środkowych wyrazów (czyli wyrazu czwartego i piątego), zatem:
$$m=\frac{8+10}{2}$$ $$m=\frac{18}{2}$$ $$m=9$$

Aby obliczyć średnią ważoną musimy w liczniku dodawać do siebie iloczyny wag i ocen, a w mianowniku musimy dać sumę wszystkich wag. Całość będzie wyglądać w następujący sposób:
$$śr=\frac{1\cdot5+1\cdot1+2\cdot4+2\cdot2+3\cdot4+3\cdot3+1\cdot5}{1+1+2+2+3+3+1}$$ $$śr=\frac{5+1+8+4+12+9+5}{13}$$ $$śr=\frac{44}{13}$$ $$śr\approx3,38$$

Kluczem do rozwiązania tego zadania jest stworzenie poprawnego równania. Bardzo wiele osób tutaj popełnia spory błąd, dlatego omówmy to sobie dość dokładnie. Skoro wartość drugiej średniej będzie większa o \(2\), to aby postawić znak równości między tymi średnimi to musimy dodać dwójkę do pierwszej z nich. Przykładowo gdyby chcieć to pokazać na liczbach, to jeżeli \(\overline{x_{1}}=10\) oraz \(\overline{x_{2}}=12\), to prawidłowe będzie równanie \(\overline{x_{1}}+2=\overline{x_{2}}\).

Mając na uwadze powyższą sugestię możemy to zapisać w taki sposób:
$$\overline{x_{1}}+2=\overline{x_{2}}$$ $$\frac{4+7+8+x}{4}+2=\frac{4+7+8+x+2}{5}$$ $$\frac{19+x}{4}+2=\frac{21+x}{5} \quad\bigg/\cdot20$$ $$5\cdot(19+x)+40=4\cdot(21+x)$$ $$95+5x+40=84+4x$$ $$x=84-95-40$$ $$x=-51$$

Aby obliczyć medianę musimy uporządkować liczby w kolejności rosnącej. Uporządkujmy zatem te wartości, które znamy:
$$1,4,7,9,9$$

Jeżeli do tego zestawu dodamy liczbę \(x\) to nasz zestaw będzie mieć \(6\) liczb. W związku z tym mediana będzie średnią arytmetyczną między trzecim i czwartym wyrazem. Już po wstępnej analizie powinniśmy dostrzec, że ta mediana będzie równa \(8\) w sytuacji w której \(x\) jest liczbą większą lub równą \(9\), ale jeżeli tego nie widzimy to możemy rozpatrzeć każdy przypadek po kolei:
Dla \(x=8\) mediana będzie równa \(\frac{7+8}{2}=\frac{15}{2}=7,5\)
Dla \(x=4\) mediana będzie równa \(\frac{4+7}{2}=\frac{11}{2}=5,5\)
Dla \(x=7\) mediana będzie równa \(\frac{7+7}{2}=\frac{14}{2}=7\)
Dla \(x=9\) mediana będzie równa \(\frac{7+9}{2}=\frac{16}{2}=8\)

W związku z tym poszukiwaną przez nas liczbą jest \(9\).

Krok 1. Obliczenie średniej ocen Ani.
Na razie policzmy średnią ocen bez niewiadomej oceny \(x\). Mamy pięć znanych ocen, zatem:
$$śr=\frac{5+4+6+5+5}{5}$$ $$śr=\frac{25}{5}$$ $$śr=5$$

Krok 2. Wyznaczenie mediany ocen.
Aby wyznaczyć medianę z pięciu znanych ocen musimy najpierw uszeregować wyniki w porządku niemalejącymi (czyli od najmniejszego do największego). Otrzymamy w ten sposób:
$$4,5,5,5,6$$

Liczba ocen jest nieparzysta, zatem mediana będzie równa wartości środkowego wyrazu, czyli \(m=5\).

Krok 3. Interpretacja wartości niewiadomej \(x\).
Spójrzmy na naszą medianę. Gdybyśmy dopisali jeszcze jedną liczbę, to otrzymamy parzystą ilość liczb, czyli medianę będziemy wyliczać ze średniej arytmetycznej dwóch środkowych wyrazów. Niezależnie od tego jaką ocenę byśmy Ani dopisali, to środkowymi wyrazami będą \(5\) oraz \(5\), zatem mediana po dodaniu niewiadomej \(x\) będzie i tak równa \(5\).

W związku z tym, skoro średnia arytmetyczna znanych ocen jest równa \(5\), a wiemy że średnia ma być większa od mediany, to niewiadoma \(x\) musi być większa od piątki, czyli to musi być po prostu szóstka. Otrzymamy wtedy:
$$śr=\frac{5+4+6+5+5+6}{6}$$ $$śr=\frac{31}{6}$$ $$śr\approx5,17$$

Krok 1. Obliczenie wartości niewiadomej \(x\).
Zanim obliczymy medianę musimy poznać wartość niewiadomej \(x\). Zrobimy to układając proste równanie związane ze średnią arytmetyczną:
$$\frac{x+13+7+5+5+3+2+11}{8}=7$$ $$\frac{x+46}{8}=7 \quad\bigg/\cdot8$$ $$x+46=56$$ $$x=10$$

Krok 2. Uporządkowanie liczb i wyznaczenie mediany.
Zanim zaczniemy obliczać medianę musimy uporządkować liczby w porządku niemalejącym:
$$2,3,5,5,7,10,11,13$$

Mamy parzystą liczbę wyrazów, więc medianę wyznaczymy w następujący sposób:
$$m=\frac{5+7}{2}$$ $$m=\frac{12}{2}$$ $$m=6$$

Krok 1. Obliczenie wartości \(x\).
Do obliczenia niewiadomej \(x\) skorzystamy ze wzoru na średnią arytmetyczną. Wszystkich liczb (łącznie z niewiadomą \(x\)) mamy osiem, zatem:
$$\frac{3+8+3+11+3+10+3+x}{8}=6$$ $$\frac{41+x}{8}=6$$ $$41+x=48$$ $$x=7$$

Krok 2. Obliczenie mediany.
Aby móc obliczyć medianę musimy najpierw uporządkować wyrazy w kolejności niemalejącej:
$$3, 3, 3, 3, 7, 8, 10, 11$$

Mamy parzystą liczbę wyrazów, zatem mediana będzie średnią arytmetyczną dwóch środkowych liczb:
$$m=\frac{3+7}{2}$$ $$m=\frac{10}{2}$$ $$m=5$$

Musimy ułożyć odpowiednie równanie, dokładnie tak jak chcielibyśmy obliczyć średnią arytmetyczną. Otrzymamy wtedy:
$$\frac{0\cdot1+4\cdot2+9\cdot3+13\cdot4+x\cdot5+1\cdot6}{0+4+9+13+x+1}=3,6$$ $$\frac{93+5x}{27+x}=3,6 \quad\bigg/\cdot(27+x)$$ $$93+5x=3,6\cdot(27+x)$$ $$93+5x=97,2+3,6x$$ $$1,4x=4,2$$ $$x=3$$

To oznacza, że trzy osoby otrzymały ocenę bardzo dobrą.

Krok 1. Uporządkowanie w kolejności niemalejącej zarobków pracowników.
Aby móc przystąpić do obliczenia mediany zawsze musimy najpierw uporządkować liczby w porządku niemalejącym, zatem:
$$2000, 2800, 3400, 3600, 4200, 8000$$

Krok 2. Obliczenie mediany.
Nasz ciąg liczb składa się z sześciu wyrazów (czyli jest to parzysta ilość), zatem mediana będzie średnią arytmetyczną dwóch środkowych wyrazów:
$$m=\frac{3400+3600}{2}$$ $$m=\frac{7000}{2}$$ $$m=3500$$

Układając równanie na podstawie średniej arytmetycznej sześciu liczb otrzymamy:
$$\frac{3+1+1+0+x+2}{6}=2$$ $$\frac{7+x}{6}=2$$ $$7+x=12$$ $$x=5$$

Krok 1. Uporządkowanie wyników rzutu kostką.
Aby obliczyć medianę musimy najpierw ustawić wyniki z rzutów w porządku niemalejącym, zatem:
$$1,3,4,6$$

Krok 2. Obliczenie mediany.
W przypadku ciągu, który ma nieparzystą liczbę elementów, medianą jest środkowy wyraz. Nasz ciąg ma jednak parzystą liczbę elementów (dokładnie cztery), a więc aby uzyskać medianę musimy obliczyć średnią arytmetyczną dwóch środkowych wyrazów. W naszym przypadku środkowymi wyrazami są \(3\) oraz \(4\), tak więc mediana będzie równa:
$$m=\frac{3+4}{2}=3,5$$

Układamy równanie ze średnią arytmetyczną pięciu liczb, którego rozwiązaniem będzie właśnie niewiadoma \(x\), zatem:
$$\frac{5+x+1+3+1}{5}=3 \quad\bigg/\cdot5$$ $$10+x=15$$ $$x=5$$