Τι είναι ένα ιστόγραμμα και πώς χρησιμοποιείται ένα;

Ένα ιστόγραμμα είναι ένας τύπος γραφήματος που έχει ευρείες εφαρμογές στα στατιστικά στοιχεία. Τα ιστογράμματα παρέχουν μια οπτική ερμηνεία του αριθμητικά δεδομένα υποδεικνύοντας τον αριθμό των σημείων δεδομένων που βρίσκονται μέσα σε ένα εύρος τιμών. Αυτές οι περιοχές τιμών ονομάζονται κλάσεις ή κάδους. Η συχνότητα των δεδομένων που εμπίπτουν σε κάθε κατηγορία απεικονίζεται με τη χρήση ράβδου. Όσο υψηλότερη είναι η γραμμή, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των τιμών δεδομένων σε αυτόν τον κάδο.

Με την πρώτη ματιά, τα ιστογράμματα μοιάζουν πολύ με αυτά γραφήματα ράβδων. Και τα δύο γραφήματα χρησιμοποιούν κάθετες ράβδους για να αντιπροσωπεύουν δεδομένα. Το ύψος μιας ράβδου αντιστοιχεί στο σχετική συχνότητα της ποσότητας των δεδομένων στην τάξη. Όσο υψηλότερη είναι η γραμμή, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των δεδομένων. Όσο χαμηλότερη είναι η μπάρα, τόσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα των δεδομένων. Αλλά η εμφάνιση μπορεί να είναι εξαπάτηση. Είναι εδώ ότι οι ομοιότητες τελειώνουν μεταξύ των δύο ειδών γραφημάτων.

Ο λόγος που αυτά τα είδη γραφημάτων είναι διαφορετικά έχει να κάνει με το επίπεδο μέτρησης των δεδομένων. Από τη μία πλευρά, τα γραμμικά γράμματα χρησιμοποιούνται για δεδομένα στο ονομαστικό επίπεδο μέτρησης. Γραμμές ράβδων μετρά τη συχνότητα των κατηγορικών δεδομένων και οι κατηγορίες για ένα γράφημα γραμμών είναι αυτές οι κατηγορίες. Από την άλλη πλευρά, τα ιστογράμματα χρησιμοποιούνται για δεδομένα που είναι τουλάχιστον στο επίπεδο μέτρησης. Οι κλάσεις για ένα ιστόγραμμα είναι εύρη τιμών.

Μια άλλη βασική διαφορά μεταξύ των γραφικών παραστάσεων και των ιστογραμμάτων σχετίζεται με την παραγγελία των ράβδων. Σε μια γραφική παράσταση, είναι κοινή πρακτική η αναδιάταξη των ράβδων κατά φθίνουσα σειρά. Ωστόσο, οι ράβδοι σε ένα ιστόγραμμα δεν μπορούν να αναδιαμορφωθούν. Πρέπει να εμφανίζονται με τη σειρά που εμφανίζονται οι κλάσεις.

Το παραπάνω διάγραμμα μας δείχνει ένα ιστόγραμμα. Ας υποθέσουμε ότι τέσσερα νομίσματα ανατρέπονται και καταγράφονται τα αποτελέσματα. Η χρήση των κατάλληλων διωνυμικός πίνακας διανομής ή απλοί υπολογισμοί με τον διωνυμικό τύπο δείχνει την πιθανότητα ότι δεν εμφανίζονται κεφαλές είναι 1/16, η πιθανότητα εμφάνισης μιας κεφαλής είναι 4/16. Η πιθανότητα δύο κεφαλών είναι 6/16. Η πιθανότητα τριών κεφαλών είναι 4/16. Η πιθανότητα τεσσάρων κεφαλών είναι 1/16.

Κατασκευάζουμε συνολικά πέντε κατηγορίες, το καθένα από το πλάτος ένα. Αυτές οι κλάσεις αντιστοιχούν στον αριθμό των δυνατών κεφαλών: μηδέν, ένα, δύο, τρία ή τέσσερα. Πάνω από κάθε κατηγορία, σχεδιάζουμε μια κάθετη ράβδο ή ορθογώνιο. Τα ύψη αυτών των ράβδων αντιστοιχούν στις πιθανότητες που αναφέρθηκαν για το πείραμα πιθανότητας να στρέψουμε τέσσερα νομίσματα και να μετρήσουμε τα κεφάλια.

Το παραπάνω παράδειγμα όχι μόνο δείχνει την κατασκευή ενός ιστόγραμμα, αλλά δείχνει επίσης αυτό διακριτές κατανομές πιθανότητας μπορεί να αναπαρασταθεί με ένα ιστόγραμμα. Πράγματι, και η διακριτή κατανομή πιθανότητας μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα ιστόγραμμα.

Για να κατασκευάσουμε ένα ιστόγραμμα που αντιπροσωπεύει μια κατανομή πιθανότητας, ξεκινάμε επιλέγοντας τις κλάσεις. Αυτά θα πρέπει να είναι τα αποτελέσματα ενός πειράματος πιθανότητας. Το πλάτος κάθε κατηγορίας πρέπει να είναι μία μονάδα. Τα ύψη των ράβδων του ιστόγραμμα είναι οι πιθανότητες για κάθε ένα από τα αποτελέσματα. Με ένα ιστόγραμμα κατασκευασμένο με τέτοιο τρόπο, οι περιοχές των ράβδων είναι επίσης πιθανότητες.

Δεδομένου ότι αυτό το είδος ιστόγραμμα μας δίνει τις πιθανότητες, υπόκειται σε μερικές προϋποθέσεις. Μια προϋπόθεση είναι ότι μόνο μη αρνητικοί αριθμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κλίμακα που μας δίνει το ύψος μιας δεδομένης ράβδου του ιστότοπου. Μια δεύτερη προϋπόθεση είναι ότι επειδή η πιθανότητα είναι ίση με την περιοχή, όλες οι περιοχές των ράβδων πρέπει να ανέρχονται συνολικά σε ένα, που ισοδυναμεί με το 100%.

Οι ράβδοι σε ένα ιστόγραμμα δεν χρειάζεται να είναι πιθανότητες. Τα ιστογράμματα είναι χρήσιμα σε περιοχές διαφορετικές από την πιθανότητα. Κάθε φορά που επιθυμούμε να συγκρίνουμε τη συχνότητα εμφάνισης ποσοτικών δεδομένων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ιστόγραμμα για την απεικόνιση του συνόλου δεδομένων μας.