5人の生徒の国語の小テストの点数 $x$ と数学の小テストの点数 $y$ が与えられています。$x$ の標準偏差 $s_x$ と $x$ と $y$ の共分散 $s_{xy}$ を求める問題です。

確率論・統計学標準偏差共分散統計
2025/7/9

1. 問題の内容

5人の生徒の国語の小テストの点数 xx と数学の小テストの点数 yy が与えられています。xx の標準偏差 sxs_xxxyy の共分散 sxys_{xy} を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられたデータから xx の平均 xˉ\bar{x}yy の平均 yˉ\bar{y} が与えられています。
xx の標準偏差 sxs_x は、以下の式で計算できます。
sx=1ni=1n(xixˉ)2s_x = \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})^2}
ここで、n=5n = 5 であり、xˉ=10\bar{x} = 10 です。
したがって、
sx=15((610)2+(1510)2+(710)2+(310)2+(1910)2)s_x = \sqrt{\frac{1}{5}((6-10)^2 + (15-10)^2 + (7-10)^2 + (3-10)^2 + (19-10)^2)}
sx=15(16+25+9+49+81)s_x = \sqrt{\frac{1}{5}(16 + 25 + 9 + 49 + 81)}
sx=15(180)s_x = \sqrt{\frac{1}{5}(180)}
sx=36s_x = \sqrt{36}
sx=6s_x = 6
次に、xxyy の共分散 sxys_{xy} は、以下の式で計算できます。
sxy=1ni=1n(xixˉ)(yiyˉ)s_{xy} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y})
ここで、n=5n = 5 であり、xˉ=10\bar{x} = 10 であり、yˉ=15\bar{y} = 15 です。
したがって、
sxy=15((610)(915)+(1510)(1215)+(710)(1815)+(310)(1615)+(1910)(2015))s_{xy} = \frac{1}{5}((6-10)(9-15) + (15-10)(12-15) + (7-10)(18-15) + (3-10)(16-15) + (19-10)(20-15))
sxy=15((4)(6)+(5)(3)+(3)(3)+(7)(1)+(9)(5))s_{xy} = \frac{1}{5}((-4)(-6) + (5)(-3) + (-3)(3) + (-7)(1) + (9)(5))
sxy=15(241597+45)s_{xy} = \frac{1}{5}(24 - 15 - 9 - 7 + 45)
sxy=15(38)s_{xy} = \frac{1}{5}(38)
sxy=7.6s_{xy} = 7.6

3. 最終的な答え

xx の標準偏差 sx=6s_x = 6
xxyy の共分散 sxy=7.6s_{xy} = 7.6

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