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四分位数と箱ひげ図


データの散らばりを見る

平均値だけでは、データの様子は分かりません。

例 2つの班のテストの点数

班 点数 平均
A班 \(50, 50, 50, 50, 50\) \(50\) 点
B班 \(10, 30, 50, 70, 90\) \(50\) 点

平均はどちらも \(50\) 点ですが、散らばり方がまったく違います。 そこで、散らばりを表す方法が必要になります。


四分位数

データを小さい順に並べ、4等分する位置の値を四分位数といいます。

四分位数の求め方

  1. データを小さい順に並べる
  2. 中央値(第2四分位数 Q2)を求める
  3. 中央値で前半・後半に分ける
  4. 前半の中央値が Q1、後半の中央値が Q3

データが奇数個のときの分け方

データが奇数個のとき、中央値そのものは前半にも後半にも入れません。

例:\(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9\)(9個) 中央値は \(5\)。前半は \(1,2,3,4\)、後半は \(6,7,8,9\) です。 \(5\) をどちらかに入れてしまうのが、いちばん多いまちがいです。

例:12個のデータ

\[ 3,\ 5,\ 6,\ 8,\ 9,\ 10,\ 12,\ 13,\ 15,\ 16,\ 18,\ 20 \]

偶数個なので、そのまま半分に分けます。

  • 前半 \(3, 5, 6, 8, 9, 10\) → \(Q_1 = \dfrac{6+8}{2} = 7\)
  • 全体の中央値 → \(Q_2 = \dfrac{10+12}{2} = 11\)
  • 後半 \(12, 13, 15, 16, 18, 20\) → \(Q_3 = \dfrac{15+16}{2} = 15.5\)

四分位範囲

四分位範囲

\[ \boxed{\text{四分位範囲} = Q_3 - Q_1} \]

まん中あたりの半分のデータが、どれくらいの幅に散らばっているかを表します。

上の例では

\[ 15.5 - 7 = 8.5 \]

範囲との違い

求め方 特徴
範囲 最大値 − 最小値 極端な値の影響を受けやすい
四分位範囲 \(Q_3 - Q_1\) 極端な値の影響を受けにくい

なぜ四分位範囲を使うのか

1人だけ極端に高い(低い)点があると、範囲は大きく変わってしまいます。 四分位範囲は真ん中の半分だけを見るので、そうした影響を受けにくく、 データ全体の散らばりを安定して表せます。


箱ひげ図

5つの値(最小値・\(Q_1\)・中央値・\(Q_3\)・最大値)を図にしたものです。

最小値 Q1 中央値 Q3 最大値 ひげ 箱(まん中の半分) ひげ
箱は Q1 から Q3 まで。中の線が中央値
  • 箱 … \(Q_1\) から \(Q_3\) まで(データの真ん中半分)
  • 箱の中の線 … 中央値
  • ひげ … 最小値と最大値まで

箱ひげ図から読み取れること

  • 箱が短い → 真ん中のデータが集まっている
  • 箱が長い → 真ん中のデータが散らばっている
  • 中央値の線の位置 → 箱の中で左寄りなら小さい値に偏っている

作って確かめよう

データを入れかえると、箱ひげ図と四分位数の求め方がその場で変わります。 奇数個と偶数個で分け方が変わることを確かめてください。


代表値の復習

代表値 意味 特徴
平均値 合計 ÷ 個数 極端な値の影響を受けやすい
中央値 まん中の値 極端な値の影響を受けにくい
最頻値 いちばん多く出る値 個数の多いものが分かる

どれを使うか

1人だけ極端な値があるときは、平均値より中央値のほうが実態に合います。

例:\(5\) 人の所持金が \(100, 200, 300, 400, 10000\) 円のとき 平均は \(2200\) 円ですが、中央値は \(300\) 円。 「ふつうどれくらい持っているか」を表すのは中央値のほうです。


練習問題

問1

次のデータについて、最小値・\(Q_1\)・中央値・\(Q_3\)・最大値を求めなさい。

\[ 2,\ 4,\ 5,\ 7,\ 8,\ 10,\ 12,\ 14 \]
解答

8個(偶数)なので、そのまま半分に分けます。

  • 最小値 \(2\)、最大値 \(14\)
  • 中央値: \(\dfrac{7+8}{2} = 7.5\)
  • 前半 \(2,4,5,7\) → \(Q_1 = \dfrac{4+5}{2} = 4.5\)
  • 後半 \(8,10,12,14\) → \(Q_3 = \dfrac{10+12}{2} = 11\)

問2

次のデータの四分位範囲を求めなさい。

\[ 1,\ 3,\ 5,\ 7,\ 9,\ 11,\ 13 \]
解答

7個(奇数)です。中央値は \(7\)。

中央値の \(7\) は前半にも後半にも入れません。

  • 前半 \(1,3,5\) → \(Q_1 = 3\)
  • 後半 \(9,11,13\) → \(Q_3 = 11\)
\[ \text{四分位範囲} = 11 - 3 = 8 \]

問3

ある中学校の2つのクラスの、テストの点数の箱ひげ図があります。

  • A組:最小 \(30\)、\(Q_1 = 50\)、中央値 \(60\)、\(Q_3 = 70\)、最大 \(90\)
  • B組:最小 \(20\)、\(Q_1 = 40\)、中央値 \(60\)、\(Q_3 = 80\)、最大 \(100\)

次の問いに答えなさい。

  1. どちらのクラスのほうが、点数が散らばっていますか。
  2. 中央値はどちらが高いですか。
解答

(1) 四分位範囲を比べます。

  • A組: \(70 - 50 = 20\)
  • B組: \(80 - 40 = 40\)

B組のほうが散らばっています。

(2) どちらも中央値は \(60\) 点で同じです。

中央値が同じでも散らばりは違う

この問題のように、中央値が同じでも散らばり方は大きく違うことがあります。 だから、代表値と散らばりの両方を見る必要があります。

問4(応用)

\(9\) 人の生徒の通学時間(分)を調べたところ、次のようになりました。

\[ 5,\ 8,\ 10,\ 12,\ 15,\ 18,\ 20,\ 25,\ 45 \]
  1. 平均値と中央値を求めなさい。
  2. どちらが「ふつうの通学時間」を表していますか。理由も書きなさい。
解答

(1)

平均値:

\[ \frac{5+8+10+12+15+18+20+25+45}{9} = \frac{158}{9} = 17.5\ldots \approx 17.6 \text{ 分} \]

中央値: 9個の真ん中(5番目)なので \(15\) 分

(2) 中央値(\(15\) 分)のほうが実態に近いといえます。

\(45\) 分という1人だけ極端に長い人がいるため、平均値が引き上げられています。 9人のうち6人は \(18\) 分以下なので、平均の \(17.6\) 分は「ふつう」とは言いにくい値です。


この単元のまとめ

  • 四分位数は、データを小さい順に並べて4等分する位置の値
  • 奇数個のとき、中央値は前半・後半のどちらにも入れない
  • 四分位範囲 \(= Q_3 - Q_1\)。極端な値の影響を受けにくい
  • 箱ひげ図は5つの値(最小・\(Q_1\)・中央値・\(Q_3\)・最大)で表す
  • 箱が長いほど、真ん中のデータが散らばっている
  • 極端な値があるときは、平均値より中央値が実態に合う

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