标准分数Z的性质与特点:A. 任何一批原始分数,转化成Z分数后,这批Z分数的平均值为0,标准差为1B. 标准分数Z量表的单位是相等的,其零点是相对的。因此,不同科目的Z分数具有较好的可比性与可加性C. Z分数本身是关于原始分数X的一种线性变换,因此,Z分数不改变原始分数的分布形态D. 在一般情况下,标准分数Z的取值范围在-3到+3之间
A. 任何一批原始分数,转化成Z分数后,这批Z分数的平均值为0,标准差为1
B. 标准分数Z量表的单位是相等的,其零点是相对的。因此,不同科目的Z分数具有较好的可比性与可加性
C. Z分数本身是关于原始分数X的一种线性变换,因此,Z分数不改变原始分数的分布形态
D. 在一般情况下,标准分数Z的取值范围在-3到+3之间
题目解答
答案
A. 任何一批原始分数,转化成Z分数后,这批Z分数的平均值为0,标准差为1
B. 标准分数Z量表的单位是相等的,其零点是相对的。因此,不同科目的Z分数具有较好的可比性与可加性
C. Z分数本身是关于原始分数X的一种线性变换,因此,Z分数不改变原始分数的分布形态
D. 在一般情况下,标准分数Z的取值范围在-3到+3之间
解析
本题主要考查标准分数Z的性质与特点相关知识。解题思路是对每个选项所描述的标准分数Z的性质进行逐一分析,判断其正确性。
选项A
设原始分数为$X$,其均值为$\mu$,标准差为$\sigma$,标准分数$Z$的计算公式为$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$。
- 计算$Z$分数的平均值$\overline{Z}$:
$\overline{Z}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}Z_{i}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}\frac{X_{i}-\mu}{\sigma}=\frac{1}{\sigma}(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_{i}-\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}\mu)$
因为$\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_{i}=\mu$,$\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}\mu=\mu$,所以$\overline{Z}=\frac{1}{\sigma}(\mu - \mu)=0$。 - 计算$Z$分数的标准差$S_{Z}$:
$S_{Z}=\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}(Z_{i}-\overline{Z})^{2}}=\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}(\frac{X_{i}-\mu}{\sigma}-0)^{2}}=\frac{1}{\sigma}\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}(X_{i}-\mu)^{2}}$
因为$\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}(X_{i}-\mu)^{2}}=\sigma$,所以$S_{Z}=\frac{1}{\sigma}\times\sigma = 1$。
因此,任何一批原始分数转化成$Z$分数后,这批$Z$分数的平均值为$0$,标准差为$1$,选项A正确。
选项B
标准分数$Z$量表的单位是相等的,其零点是相对的。这意味着不同科目的原始分数可以通过转化为$Z$分数,消除了不同科目测量单位和平均水平的差异,从而具有较好的可比性与可加性。例如,在综合评价学生的多门课程成绩时,可以将每门课程的成绩转化为$Z$分数后再进行比较和综合计算。所以选项B正确。
选项C
由于$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$是关于原始分数$X$的一种线性变换,线性变换不会改变数据的分布形态。也就是说,如果原始分数$X$服从某种分布,那么经过线性变换得到的$Z$分数也服从相同的分布形态。例如,若原始分数$X$服从正态分布,那么$Z$分数也服从标准正态分布。所以选项C正确。
选项D
在一般情况下,根据正态分布的经验法则,约$99.7\%$的数据落在均值$\pm3$个标准差的范围内。对于标准分数$Z$,其均值为$0$,标准差为$1$,所以约$99.7\%$的$Z$分数取值范围在$-3$到$+3$之间。虽然理论上$Z$分数的取值范围是$(-\infty,+\infty)$,但在实际应用中,绝大多数情况下$Z$分数会落在$-3$到$+3$这个区间内。所以选项D正确。