W zestawie \(\underbrace{2,2,2,...,2}_{m \text{ liczb}}, \underbrace{4,4,4,...,4}_{m \text{ liczb}}\) jest \(2m\) liczb \((m\ge1)\), w tym \(m\) liczb \(2\) i \(m\) liczb \(4\). Odchylenie standardowe tego zestawu liczb jest równe:

A \(2\)
B \(1\)
C \(\frac{1}{\sqrt{2}}\)
D \(\sqrt{2}\)

Odpowiedź:      

B

Rozwiązanie:      
Krok 1. Obliczenie średniej arytmetycznej. W naszym zestawie mamy \(m\) dwójek i \(m\) czwórek. To oznacza, że średnia arytmetyczna tego zestawu danych jest równa: $$\bar{a}=\frac{2m+4m}{m+m} \           ,\ \bar{a}=\frac{6m}{2m} \           ,\ \bar{a}=3$$ Krok 2. Obliczenie kwadratu odchylenia standardowego. Kwadrat odchylenia standardowego (czyli wariancję) możemy obliczyć na dwa sposoby: I sposób: Korzystając ze wzoru \(\begin{split}σ^2=\frac{(x_{1}-\bar{a})^2+(x_{2}-\bar{a})^2+...+(x_{n}-\bar{a})^2}{n}\end{split}\) otrzymamy: $$σ^2=\frac{(x_{1}-\bar{a})^2\cdot m+(x_{2}-\bar{a})^2\cdot m}{2m} \           ,\ σ^2=\frac{(2-3)^2\cdot m+(4-3)^2\cdot m}{2m} \           ,\ σ^2=\frac{(2-3)^2\cdot m+(4-3)^2\cdot m}{2m} \           ,\ σ^2=\frac{(-1)^2\cdot m+(1)^2\cdot m}{2m} \           ,\ σ^2=\frac{m+m}{2m} \           ,\ σ^2=1$$ II sposób: Korzystając ze wzoru \(\begin{split}σ^2=\frac{{x_{1}}^2+{x_{2}}^2+...+{x_{n}}^2}{n}-(\bar{a})^2\end{split}\) otrzymamy: $$σ^2=\frac{{x_{1}}^2\cdot m+{x_{2}}^2\cdot m}{2m}-(\bar{a})^2 \           ,\ σ^2=\frac{2^2\cdot m+4^2\cdot m}{2m}-3^2 \           ,\ σ^2=\frac{4m+16m}{2m}-9 \           ,\ σ^2=\frac{20m}{2m}-9 \           ,\ σ^2=10-9 \           ,\ σ^2=1$$ Krok 3. Obliczenie odchylenia standardowego. Odchylenie standardowe jest pierwiastkiem z wariancji, zatem: $$σ=\sqrt{1}=1$$

Teoria:      
W trakcie opracowania