49.5 ควอร์ไทล์ เปอร์เซ็นไทล์ และคะแนนมาตรฐาน
คะแนนแปดสิบอาจสูงมากในวิชาหนึ่งแต่ธรรมดาในอีกวิชา ต้องรู้ตำแหน่งเมื่อเทียบกับคนอื่น ไม่ใช้คะแนนดิบเพียงอย่างเดียว
บอกตำแหน่งได้สองวิธี วิธีแรกนับลำดับ เช่นคะแนนนี้สูงกว่าคนประมาณร้อยละ ของห้อง ซึ่งเป็นควอร์ไทล์และเปอร์เซ็นไทล์ที่เริ่มไว้ในบทที่ 26 วิธีที่สองวัดระยะ เช่นคะแนนนี้สูงกว่าค่าเฉลี่ยสองเท่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ซึ่งคือคะแนนมาตรฐาน หน้านี้ทำทั้งสองวิธี แล้วใช้คะแนนมาตรฐานเทียบคะแนนต่างวิชาที่ยากง่ายไม่เท่ากัน
ตำแหน่งหลังเรียงข้อมูล
หน้านี้ใช้ตำแหน่ง และ ในข้อมูลเรียงจากน้อยไปมาก ถ้าตำแหน่งไม่เป็นจำนวนเต็มให้แทรกระหว่างค่าข้างเคียงตามสัดส่วน วิธีนี้ใช้เมื่อดัชนีอยู่ในช่วงข้อมูล วิธีซอฟต์แวร์และหนังสือบางแหล่งต่างกัน จึงต้องระบุข้อตกลงและไม่ผสมสูตร
ควอร์ไทล์แบ่งข้อมูลเป็นสี่ส่วน เดไซล์ แบ่งเป็นสิบส่วน มีตำแหน่ง และเปอร์เซ็นไทล์แบ่งเป็นร้อยส่วน สามแบบนี้คือเรื่องเดียวกันที่แบ่งละเอียดต่างกัน ซึ่งก็คือมัธยฐาน และ เปอร์เซ็นไทล์ที่ อ่านว่าข้อมูลประมาณร้อยละ มีค่าไม่เกินค่านี้
ตัวอย่าง 1
ข้อมูลเรียง หา
- ตำแหน่ง และ
- ได้ พิสัยระหว่างควอร์ไทล์
ตำแหน่งเศษส่วนและการแทรกค่า
สูตรตำแหน่งอาจให้ค่าระหว่างดัชนี ถ้าใช้ข้อตกลงแทรกเชิงเส้น ให้เศษของตำแหน่งเป็นสัดส่วนระยะระหว่างสองค่าที่ติดกัน วิธีนี้เป็นนิยามเชิงคำนวณ ไม่ได้แปลว่ามีคนอยู่ที่ดัชนีครึ่งคน และผลอาจต่างจากวิธีควอร์ไทล์อื่นที่ใช้แบ่งครึ่งข้อมูล
ตัวอย่าง 2
ข้อมูลเรียง ใช้ตำแหน่ง หา
- ตำแหน่งคือ อยู่ครึ่งทางระหว่างตัวที่หนึ่งกับสอง
- แทรกค่า
- จึงได้ ภายใต้ข้อตกลงนี้ แม้ไม่มีข้อมูลเท่ากับสามจริง
ตัวอย่าง 3
คะแนนสอบเก็บเต็ม ของนักเรียน คนเรียงแล้วเป็น
จงหา และ แล้วแปลความหมาย
- ข้อมูลเรียงแล้ว ตำแหน่งของ คือ อยู่ระหว่างตัวที่ กับ ค่อนไปทางตัวที่
- นับจากซ้าย ตัวที่ คือ ตัวที่ คือ ห่างกัน คะแนน เศษ ของตำแหน่งบอกให้เดินไป ของระยะนี้ ได้
- ตำแหน่งของ คือ ตัวที่ คือ ตัวที่ คือ ได้
- แปลผล นักเรียนประมาณร้อยละ ได้ไม่เกิน คะแนน และประมาณร้อยละ ได้ไม่เกิน คะแนน คนที่ได้ จึงอยู่ในกลุ่มราวร้อยละ ที่คะแนนสูงที่สุดของกลุ่มนี้
ตรวจวิธีคิด
ถ้าต้องทำงานเทียบกับซอฟต์แวร์ ให้บอกชื่อวิธีหาตำแหน่ง ไม่ปรับคำตอบให้ตรงเครื่องมือโดยไม่ตรวจนิยาม โดยเฉพาะชุดเล็กที่วิธีต่างกันอาจให้ค่าค่อนข้างต่าง
แผนภาพกล่องและค่าผิดปกติ
บทที่ 26 วาดแผนภาพกล่องจากค่าห้าค่า คือค่าต่ำสุด และค่าสูงสุด แล้วลากเส้นจากกล่องไปถึงค่าต่ำสุดและสูงสุดเสมอ ปัญหาคือถ้ามีค่าหนึ่งหลุดไปไกลมาก เส้นจะยาวจนดูเหมือนข้อมูลกระจายสม่ำเสมอไปถึงตรงนั้น ทั้งที่จริงมีแค่ค่าเดียว ม.ปลาย จึงแยกค่าที่อยู่ไกลผิดสังเกตออกมาด้วยเกณฑ์ที่ใช้พิสัยระหว่างควอร์ไทล์เป็นไม้บรรทัด
นิยาม
ให้ ข้อมูลที่น้อยกว่า หรือมากกว่า เรียกว่าค่าผิดปกติ ในแผนภาพกล่องให้วาดค่าผิดปกติเป็นจุดแยก แล้วลากเส้นจากกล่องไปถึงข้อมูลตัวที่ไกลที่สุดที่ยังไม่ผิดปกติ
ใช้ แทนส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเพราะ คำนวณจากครึ่งกลางของข้อมูล ค่าผิดปกติที่เรากำลังหาจึงไม่ไปขยายไม้บรรทัดที่ใช้ตัดสินตัวมันเอง
ตัวอย่าง 4
คะแนนสอบย่อยของนักเรียน คนเรียงแล้วเป็น มีค่าผิดปกติหรือไม่ แล้วอธิบายว่าแผนภาพกล่องหน้าตาเป็นอย่างไร
- ตำแหน่ง เป็นจำนวนเต็มทั้งหมด อ่านได้
- คูณ ได้ระยะเผื่อ คะแนน
- เกณฑ์ล่าง เกณฑ์บน
- คะแนน น้อยกว่า จึงเป็นค่าผิดปกติ ส่วนคะแนนสูงสุด ไม่ถึง จึงไม่มีค่าผิดปกติด้านบน
- วาดกล่องจาก ถึง เส้นมัธยฐานที่ เส้นขวาลากถึง เส้นซ้ายลากถึง ซึ่งเป็นข้อมูลตัวที่น้อยที่สุดที่ไม่ผิดปกติ แล้ววาดจุดแยกที่
ลองคิดก่อน
เพื่อนเจอค่าผิดปกติ คะแนนแล้วลบทิ้งจากข้อมูล เพื่อให้ค่าเฉลี่ยของห้องดูดีขึ้น ทำได้ไหม
ดูคำตอบ
ไม่ควรทำ ค่าผิดปกติแปลว่าควรตรวจสอบ ไม่ได้แปลว่าผิด ถ้าตรวจแล้วพบว่าบันทึกผิด เช่นพิมพ์ เป็น จึงแก้ได้ แต่ถ้าเป็นคะแนนจริงของนักเรียนที่ป่วยวันสอบ ข้อมูลนี้บอกเรื่องสำคัญที่ครูต้องรู้ การลบทิ้งทำให้รายงานสวยกว่าความจริง ถ้ากังวลว่าค่านี้ดึงค่าเฉลี่ย ให้รายงานมัธยฐานคู่กันแทน
คะแนนมาตรฐาน
สมบัติ
สำหรับประชากรที่ คะแนนมาตรฐานคือ บอกว่าค่านั้นห่างจากค่าเฉลี่ยกี่ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ค่า บวกอยู่เหนือค่าเฉลี่ยและลบอยู่ต่ำกว่า
สูตรนี้ทำสองขั้นที่เห็นในหน้า 49.3 ลบค่าเฉลี่ยเพื่อย้ายจุดศูนย์ไปไว้ที่ค่าเฉลี่ย แล้วหารด้วยส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเพื่อเปลี่ยนหน่วยเป็นจำนวนเท่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ผลคือคะแนนมาตรฐานของทั้งชุดมีค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เสมอ ไม่ว่าข้อมูลเดิมจะมีหน่วยอะไร ข้อมูลต่างวิชาหรือต่างหน่วยจึงมาอยู่บนไม้บรรทัดเดียวกันได้
คะแนนมาตรฐานคำนวณได้โดยไม่จำเป็นต้องแจกแจงปกติ แต่การแปลงเป็นความน่าจะเป็นด้วยตารางปกติต้องมีสมมติฐานเพิ่มตามบทที่ 50
ตัวอย่าง 5
คะแนน ในวิชาที่เฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ได้คะแนนมาตรฐานเท่าไร
- จึงอยู่เหนือค่าเฉลี่ยหนึ่งจุดห้าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ยังไม่ได้บอกเปอร์เซ็นไทล์โดยไม่รู้การแจกแจง
ลองคิดก่อน
ได้ แปลว่าอยู่เปอร์เซ็นไทล์ที่หนึ่งหรือไม่
ดูคำตอบ
ไม่ใช่ หนึ่งคือระยะหนึ่งส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเหนือค่าเฉลี่ย เปอร์เซ็นไทล์ต้องอาศัยรูปร่างการแจกแจงหรือข้อมูลลำดับสะสม
เทียบคะแนนสองวิชาด้วยคะแนนมาตรฐาน
ตัวอย่าง 6
ปลายภาคนี้ฝนได้คณิตศาสตร์ คะแนน ซึ่งห้องเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และได้ภาษาอังกฤษ คะแนน ซึ่งห้องเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ฝนทำวิชาใดได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับเพื่อนในห้อง
- คะแนนดิบภาษาอังกฤษสูงกว่า แต่ข้อสอบสองวิชายากง่ายไม่เท่ากัน จึงต้องเทียบแต่ละวิชากับเพื่อนในวิชานั้นก่อน
- คณิตศาสตร์ คือสูงกว่าค่าเฉลี่ยหนึ่งจุดห้าเท่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
- ภาษาอังกฤษ สูงกว่าค่าเฉลี่ยหนึ่งเท่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
- ฝนทำคณิตศาสตร์ได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับห้อง แม้คะแนนดิบจะน้อยกว่า เพราะห้องทำคณิตศาสตร์ได้น้อยกว่าโดยรวม การได้ คะแนนเหนือค่าเฉลี่ยในวิชานี้จึงโดดเด่นกว่า คะแนนเหนือค่าเฉลี่ยในวิชาที่ทุกคนได้ใกล้ๆ กัน
เมื่อต้องรวมคะแนนหลายวิชาเพื่อจัดอันดับ เช่นคัดตัวแทนไปแข่งขัน การบวกคะแนนดิบทำให้วิชาที่ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานใหญ่มีน้ำหนักมากเกินไป เพราะในวิชานั้นคะแนนห่างกันได้มาก ผลรวมคะแนนมาตรฐานให้ทุกวิชามีน้ำหนักเท่ากัน
ตัวอย่าง 7
วิชาคณิตศาสตร์มีค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน วิชาภาษาอังกฤษมีค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ต้นได้คณิตศาสตร์ ภาษาอังกฤษ ส่วนเมย์ได้คณิตศาสตร์ ภาษาอังกฤษ ถ้าคัดคนที่มีผลรวมคะแนนมาตรฐานสูงกว่า ควรเลือกใคร
- ผลรวมคะแนนดิบ ต้นได้ เมย์ได้ ถ้าดูแค่นี้ต้นนำ คะแนน
- คะแนนมาตรฐานของต้น คณิตศาสตร์ ภาษาอังกฤษ รวม
- คะแนนมาตรฐานของเมย์ คณิตศาสตร์ ภาษาอังกฤษ รวม
- เมย์มีผลรวมคะแนนมาตรฐานสูงกว่า จึงควรเลือกเมย์ ต้นได้เปรียบในคะแนนดิบเพราะคณิตศาสตร์มีส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานใหญ่ คะแนนที่ห่างจากค่าเฉลี่ยมากจึงพาผลรวมขึ้นไปได้มาก ส่วนภาษาอังกฤษที่ทุกคนได้ใกล้กัน การนำเพื่อน คะแนนถือว่าเก่งมากแล้ว
คะแนนมาตรฐานยังเป็นประตูไปสู่บทที่ 50 เมื่อข้อมูลมีรูปร่างแบบโค้งระฆัง ค่า จะบอกได้ว่ามีคนประมาณร้อยละเท่าไรอยู่ต่ำกว่าคะแนนนั้น ซึ่งเชื่อมวิธีวัดตำแหน่งสองแบบในหน้านี้เข้าด้วยกัน
สรุป
- เรียงข้อมูลก่อนหาตำแหน่ง
- บอกวิธีคำนวณควอร์ไทล์และการแทรกค่า เดไซล์และเปอร์เซ็นไทล์ใช้หลักเดียวกัน
- ค่าที่น้อยกว่า หรือมากกว่า เป็นค่าผิดปกติ วาดเป็นจุดแยกและต้องตรวจสอบ ไม่ใช่ลบทิ้ง
- คะแนนมาตรฐานวัดระยะสัมพัทธ์ ไม่ใช่ร้อยละโดยตรง
- เทียบหรือรวมคะแนนต่างวิชาด้วยคะแนนมาตรฐาน ไม่ใช่คะแนนดิบ