AP Statistics
first quartile
Còn gọi: Q1 · tứ phân vị dưới · phân vị 25%

Tứ phân vị thứ nhất (first quartile) là giá trị chia tập dữ liệu đã sắp xếp sao cho 25% số quan sát nằm bên dưới nó.
Khi một tập dữ liệu (data set) được sắp xếp từ nhỏ đến lớn, ta có thể dùng ba điểm để chia nó thành bốn phần bằng nhau. Tứ phân vị thứ nhất (first quartile) là giá trị đứng ở vị trí 25%, nghĩa là một phần tư tổng số quan sát có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng nó, và ba phần tư còn lại nằm phía trên. Ký hiệu phổ biến của đại lượng này là .
Để xác định , ta tìm trung vị của nửa dưới tập dữ liệu — phần nằm bên trái trung vị của toàn bộ tập. Nếu số quan sát ở nửa dưới là chẵn, tứ phân vị thứ nhất là trung bình (mean) cộng của hai giá trị ở giữa; nếu lẻ, nó chính là giá trị ở giữa của nửa đó. Do đó, cùng với tứ phân vị thứ ba tạo thành khoảng tứ phân vị (interquartile range) , một đại lượng đo mức phân tán mà không bị ảnh hưởng bởi các giá trị ngoại lai.
Vì không phụ thuộc vào trung bình hay độ lệch chuẩn (standard deviation), nó đặc biệt hữu ích khi phân phối lệch (skewed) rõ rệt hoặc chứa những quan sát cực đoan. Trong biểu đồ hộp, được vẽ ở cạnh dưới của hộp, và mọi điểm nằm dưới ngưỡng đều bị gắn cờ là giá trị ngoại lai. Vì vậy, vừa cho biết vị trí của nhóm thấp, vừa góp phần phát hiện những quan sát bất thường trong tập số liệu. Hơn nữa, khi kết hợp với , nó giúp người phân tích đánh giá được mức độ tập trung của phần lớn dữ liệu ở khoảng giữa.
Trực giác: Nếu xếp tất cả học sinh trong lớp theo chiều cao từ thấp đến cao, tứ phân vị thứ nhất là mức chiều cao mà khoảng 25% số em trong lớp thấp hơn — tức khoảng một phần tư số em đứng ở đầu hàng có chiều cao dưới mức đó.
1882Francis Galton
Cuối thế kỷ 19, Galton tham gia việc thu thập và tổng kết hàng loạt số đo cơ thể người cho Ủy ban Nhân trắc học của Hiệp hội Anh vì Sự tiến bộ Khoa học. Với những bảng số dài như vậy, ông cần một cách mô tả "đám đông số liệu" mà không phụ thuộc vào vài trường hợp cá biệt. Cách làm của ông là sắp số liệu theo thứ tự rồi lấy ra hai mốc chia tư ở hai phía, gọi là giá trị tứ phân vị dưới và trên; hiệu của chúng cho ra khoảng tứ phân vị (interquartile range), xuất hiện trong bản báo cáo năm 1882. Cùng thời kỳ, ông cũng dùng các mốc chia tương tự là thập phân vị (decile) và phân vị phần trăm (percentile).
Tứ phân vị thứ nhất không phải là điểm cách đáy một phần tư khoảng giá trị.
Nhiều bạn lấy giá trị nhỏ nhất cộng thêm rồi gọi đó là , nhưng cách đó chia đều trên trục số chứ không chia đều số quan sát. Đúng ra là giá trị đứng ở vị trí sao cho khoảng số quan sát nằm dưới nó và khoảng nằm trên nó, tức là chia theo đếm chứ không theo khoảng cách. Vì vậy với dữ liệu lệch phải, thường nằm rất sát giá trị nhỏ nhất, trong khi công thức khoảng cách lại đẩy nó lên tận giữa.
Khi tính thủ công, phải chia đôi dữ liệu ở trung vị rồi lấy trung vị của nửa dưới.
Sai lầm phổ biến là gộp cả trung vị vào nửa dưới khi lẻ, hoặc tệ hơn, chỉ đếm lấy phần tử thứ trong dãy đã sắp xếp mà không lấy trung bình cộng của hai giá trị giữa. Quy ước chuẩn trong lớp AP là sắp xếp dữ liệu tăng dần, bỏ trung vị ra ngoài nếu lẻ, rồi chính là trung vị của nửa dưới. Nhờ đó kết quả trùng với giá trị mà máy tính bỏ túi trả về ở mục 1-Var Stats, và bạn không mất điểm vì lệch một bậc.
Với phân phối chuẩn, ứng với chứ không phải .
Đây đúng là bẫy của dạng câu hỏi so sánh thứ tự: giá trị có nằm ở khoảng phân vị thứ , còn phân vị thứ 20 (20th percentile) ứng với , và ứng với . Do đó thứ tự từ nhỏ đến lớn là điểm , rồi phân vị , rồi mới đến . Mẹo an toàn là quy tất cả về phân vị: phân vị càng nhỏ thì giá trị càng nhỏ, khỏi phải nhớ ba con số rời rạc.
Ngưỡng ngoại lai dưới là , không phải hay .
Học sinh hay nhớ mang máng "quy tắc 1.5" rồi nhân nhầm vào chính hoặc vào độ lệch chuẩn (standard deviation), trong khi hệ số luôn đi kèm khoảng tứ phân vị (interquartile range) . Một nhầm lẫn nữa là coi ngưỡng vừa tính được là một giá trị ngoại lai (outlier); nó chỉ là mốc so sánh, và quan sát nào nhỏ hơn mốc đó mới bị gọi là ngoại lai. Với dữ liệu đếm như số anh chị em, ngưỡng dưới thường ra số âm, nghĩa là đơn giản không có ngoại lai ở phía dưới — điều này hoàn toàn bình thường chứ không phải bạn tính sai.
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .
Vì sao mang đúng cái tên này? Điều thú vị là chữ "quartile" không sinh ra trong thống kê mà trong chiêm tinh học: từ điển ghi nhận cách dùng sớm nhất từ thời tiếng Anh trung đại, trước năm 1500, và một cách dùng thế kỷ 17 chỉ một loại góc nhìn giữa các hành tinh. Khi Galton mượn lại từ này ở thế kỷ 19, ông giữ nguyên ý "chia tư" nằm trong gốc từ và gắn nó vào dãy số liệu đã sắp thứ tự. Nhờ đó, tên gọi trở nên rất sát nghĩa: ba mốc chia dãy số thành bốn phần bằng nhau, và mốc đầu tiên — tứ phân vị thứ nhất, ký hiệu — là điểm mà khoảng số liệu nằm dưới nó. Cách đánh số cũng đi ra từ đó, đếm từ phía giá trị nhỏ trở lên chứ không phải ngược lại.
Nguồn đối chiếu
Kéo một chấm băng qua vạch 25% — nhìn $Q_1$ nhảy chỗ
Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.
Trên biểu đồ hộp (boxplot), là mép trái của hộp, không phải đầu râu bên trái.
Đầu râu là giá trị nhỏ nhất chưa bị coi là ngoại lai, còn mép hộp mới là tứ phân vị. Khi đề cho hình và hỏi ước lượng , hãy dóng thẳng từ cạnh trái của hộp xuống trục ngang rồi đọc số. Nếu hộp có dấu chấm rời nằm tách hẳn bên trái, đó là ngoại lai đã được vẽ riêng và không được lẫn vào .
Câu hỏi kiểm tra ngoại lai phải viết đủ ba dòng: công thức, thay số, kết luận so sánh.
Giám khảo cần thấy với số cụ thể, rồi và cũng ra số cụ thể, sau đó là một câu tiếng Anh dạng "since the largest value ... exceeds ..., it is an outlier". Chỉ ghi đáp số cuối mà bỏ bước thay số thường bị trừ điểm vì bài làm không cho thấy bạn dùng đúng quy tắc. Ngược lại, nếu không có quan sát nào vượt ngưỡng, vẫn phải viết rõ rằng dữ liệu không có ngoại lai.
Khi dữ liệu cho dưới dạng bảng tần số hoặc biểu đồ tần số, hãy cộng dồn để tìm .
Đừng nhìn trục ngang rồi chia đôi khoảng giá trị, vì cột cao thấp khác nhau nên số quan sát không phân bố đều. Cách làm nhanh là tính , rồi cộng tần số từ trái sang cho tới khi tổng tích lũy vượt qua con số đó; nhóm mà bạn dừng lại chính là nhóm chứa . Với chẳng hạn, bạn cần vị trí thứ và trong dãy đã sắp xếp, và nếu cả hai rơi vào cùng một cột thì bằng đúng giá trị của cột ấy.
Bộ số liệu có teaspoons và teaspoons, dẫn tới và khoảng chấp nhận từ 3 đến 59 teaspoons. Trong 15 học sinh được khảo sát, chỉ duy nhất mức tiêu thụ teaspoons bị xem là giá trị ngoại lai ở phía cao; không có giá trị ngoại lai nào ở phía thấp. Khi bài toán chỉ cho các thống kê tóm tắt mà không cho toàn bộ dữ liệu, hãy nhớ rằng ta chỉ khẳng định chắc chắn được về giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, còn những quan sát chưa biết nằm giữa và giá trị lớn nhất vẫn có thể là ngoại lai.
Thứ tự từ nhỏ đến lớn là . Cách hiểu nhanh cho phòng thi: giá trị có điểm z bằng ứng với phân vị thứ 15,9, thấp hơn cả phân vị thứ 20, còn tứ phân vị thứ nhất chính là phân vị thứ 25 và do đó cao nhất trong ba mốc. Khi phân phối là chuẩn, chỉ cần đổi hết về một ngôn ngữ chung là phân vị hoặc điểm z thì bài toán so sánh trở thành sắp xếp ba con số.