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Mittelwert ArtikelDer Mittelwert ist ein Begriff aus der Mathematik bzw. Statistik. Es sind zwei verschiedene Bedeutungen dieses Begriffs gebräuchlich, die sich allerdings überschneiden.
Zum einen bezeichnet man den Erwartungswert einer Zufallsvariablen Mittelwert .
Zum anderen genannt der Mittelwert, auch Mittel genannt, eine Durchschnittsbildung von verschiedenen Zahlenwerten. Diese Bedeutung wird hier erläutert.
Mittelwerte sind verschiedene mathematisch definierte, meist statistische, Kenngrößen, die sich aus einer Reihe von Beobachtungswerten, etwa Messwerten einer Stichprobe, berechnen lassen. Aufgabe des Mittelwertes ist es, Aufschluss über den Durchschnittswert vorliegender Werte zu geben. Es gibt verschiedene Arten von Mittelwerten, wie z.B. geometrisches Mittel und arithmetisches Mittel.
Im folgenden seien gegebene Messwerte, deren Mittelwert berechnet werden soll.
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Das arithmetische Mittel (auch Durchschnitt) ist der am häufigsten benutzte Mittelwert und wird darum auch als Standardmittelwert genannt.
Liegen von einem Merkmal n Beobachtungen vor, errechnet sich das Mittel der Stichprobe als
Beispiel für das arithmetische Mittel von 50 und 100:
Liegen die Beobachtungen als klassierte Häufigkeit vor, kann man das arithmetische Mittel näherungsweise mit den Klassenmitten bestimmen.
Das arithmetische Mittel einer Stichprobe ist nach vielen Kriterien eine
geeignete Schätzung für den Erwartungswert der Verteilung, aus der
die Stichprobe stammt.
Buch-Tipp: Die geheimen Spielregeln der Macht. und die Illusionen der Gutmenschen Genial ! Ich selbst bin stets wieder mit meinem Gutmenschen-Weltbild auf die Nase gefallen und wusste sehr häufig nicht, warum das eigentlich passiert ist. Viele positive Versuche, doch ein soziales, humanitäres Miteinander in dem Betrieb mit zu gestalten, verliefen nicht ca. in das Leere, sie wurde als Illoyalität abgeurtleilt.
Ich dachte schon, ich würde... |
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Das geometrische Mittel ist ein geeignetes Lagemaß für Größen, von denen das Produkt anstelle der Summe interpretierbar ist, z. B. von Verhältnissen oder Wachstumsraten.
Beispiel für das geometrische Mittel zwischen 3 und 300:
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Das harmonische Mittel ist ein geeignetes Lagemaß für Größen, die durch einen Bezug auf eine Einheit definiert sind, z.B. von Geschwindigkeiten (Strecke pro Zeiteinheit) oder Ernteerträgen (Gewicht oder Volumen pro Flächeneinheit)
Beispiel für das harmonische Mittel zwischen 5 und 20:
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Verallgemeinerter Mittelwert (m. Mittel) |
Mittels geeigneter Wahl des Parameters m können die drei obigen Mittelwerte erzeugt werden:
- m = 1: Arithmetisches Mittel
- m -> 0: Geometrisches Mittel
- m = -1: Harmonisches Mittel
- m = 2: Quadratisches Mittel oder Effektivwert (in der Elektrotechnik)
Allgemein gilt für -∞ ≤ s < t ≤ ∞:
Für die Spezialwerte -1, 0, 1, 2 gilt nach der Cauchy-Ungleichung immer:
Das harmonische Mittel lässt sich auch indirekt berechnen als
== Gewichtetes Mittel ==
Das gewichtete Mittel wird benutzt, wenn man Mittelwerte aus Stichproben der gleichen Grundgesamtheit mit verschiedenen Stichprobenumfängen miteinander kombinieren will:
Die Gewichte wi sind die Umfänge der Teilstichproben oder, in anderen Anwendungen, ein Maß für die Zuverlässigkeit des jeweiligen Wertes, der dementsprechend den Mittelwert mehr oder weniger stark beeinflusst.
Das Gewicht kann aus der Standardabweichung des Wertes berechnet werden..
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Winsorisiertes oder gestutztes Mittel | |
Kann man davon ausgehen, dass die Daten durch "Ausreißer", d.h. einige wenige zu hohe oder zu niedrige Werte kontaminiert sind, so sortiert man die Beobachtungswerte nach aufsteigender Größe, schneidet eine gleiche Anzahl von Werten am Anfang und am Ende der Folge ab und berechnet von den übrigbleibenden Werten den Mittelwert. Ein 10 Prozent winsorisiertes Mittel erhält man, wenn man 5 Prozent der Gesamtzahl aller Werte am unteren und 5 Prozent am oberen Ende auslässt.
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