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Day 28 호평동 · 남양주 중급

통계의 거짓말, 평균이 우리를 속이는 방법

핵심 개념

평균은 자료를 대표하는 값 중 가장 널리 쓰이는 숫자입니다. 하지만 평균 하나만 보고 자료 전체를 판단하면 종종 엉뚱한 결론에 이릅니다. 극단적으로 크거나 작은 값 하나가 평균을 크게 끌어당기기 때문입니다.

예를 하나 들어 보겠습니다. 어느 반 학생 다섯 명의 용돈이 각각 3만 원, 3만 원, 4만 원, 4만 원, 50만 원이라고 합시다. 이 다섯 값을 더하면 64만 원이고, 5로 나누면 평균은 12만 8천 원입니다. 그런데 실제로 12만 원 넘게 받는 학생은 단 한 명뿐입니다. 나머지 네 명은 평균보다 훨씬 적게 받는데도, 평균만 보면 이 반 학생들은 다들 넉넉한 용돈을 받는 것처럼 보입니다.

이런 문제 때문에 통계에서는 평균 말고도 중앙값이라는 대푯값을 함께 씁니다. 중앙값은 자료를 크기 순으로 나열했을 때 정확히 가운데 있는 값입니다. 위 용돈 자료를 순서대로 나열하면 3, 3, 4, 4, 50이고, 가운데 값은 4만 원입니다. 12만 8천 원과 4만 원, 두 대푯값의 차이가 이렇게나 큽니다. 어느 쪽이 이 반 학생들의 용돈을 더 잘 설명하는지는 명확합니다.

뉴스에서 '평균 연봉', '평균 집값' 같은 말을 볼 때 이 차이를 떠올려 보면 좋습니다. 소수의 매우 큰 값이 섞여 있으면 평균은 실제 대다수의 상황보다 훨씬 높게 나옵니다. 통계 자료를 볼 때는 평균 하나만이 아니라 중앙값, 최댓값과 최솟값, 자료가 흩어진 정도까지 같이 살펴보는 습관이 필요합니다.

공식과 패턴

구분공식·형태예시주의
평균 구하기평균 = (자료 값의 합) ÷ (자료의 개수)3, 3, 4, 4, 50의 평균 = 64 ÷ 5 = 12.8(만 원)극단값 하나가 있으면 평균이 크게 왜곡됩니다.
중앙값 구하기자료를 크기순으로 나열했을 때 가운데 값(짝수 개면 가운데 두 값의 평균)3, 3, 4, 4, 50 → 가운데 값은 4(만 원)극단값의 영향을 거의 받지 않아 대다수의 상황을 더 잘 보여줄 때가 많습니다.
이상치 판단다른 값들과 동떨어져 있는 값을 이상치라고 부름위 자료에서 50은 나머지 네 값과 차이가 매우 커서 이상치로 볼 수 있습니다.이상치를 포함한 평균과 제외한 평균을 비교해 보면 왜곡의 크기를 가늠할 수 있습니다.

난이도별 예제

기초
Q.자료 2, 4, 6, 8, 10의 평균과 중앙값을 각각 구하세요.
평균 = (2+4+6+8+10) ÷ 5 = 30 ÷ 5 = 6, 중앙값 = 가운데 값이므로 6. 이 자료는 고르게 퍼져 있어 평균과 중앙값이 같습니다.
Q.5, 5, 5, 5, 100의 평균을 구하세요.
평균 = (5+5+5+5+100) ÷ 5 = 120 ÷ 5 = 24. 다섯 명 중 네 명이 5인데 평균은 24로, 실제 대부분의 값보다 훨씬 큽니다.
중급
Q.어느 마을 다섯 가구의 월 소득이 200만 원, 220만 원, 230만 원, 250만 원, 1200만 원(단위: 만 원)일 때, 평균과 중앙값을 구하고 어느 쪽이 이 마을의 전형적인 소득을 더 잘 나타내는지 설명하세요.
평균 = (200+220+230+250+1200) ÷ 5 = 2100 ÷ 5 = 420(만 원). 중앙값은 크기순으로 나열했을 때 가운데 값인 230만 원. 다섯 가구 중 네 가구가 평균 420만 원보다 훨씬 적게 버므로, 이 마을의 전형적인 소득은 중앙값 230만 원 쪽이 더 잘 나타냅니다.
Q.어떤 자료에서 이상치 하나를 제거했더니 평균이 크게 줄었습니다. 이 사실이 자료에 대해 말해 주는 것은 무엇인가요?
평균이 크게 줄었다는 것은 제거된 이상치가 나머지 값들보다 매우 크다는 뜻입니다. 즉 원래 평균은 대다수 자료의 실제 수준보다 부풀려져 있었다고 볼 수 있습니다.
심화
Q.학생 10명의 수학 점수 중 9명은 60점대이고 1명만 100점입니다. 평균이 68점으로 나왔을 때, 이 평균만으로 반 전체의 실력을 판단하면 왜 위험한지 설명하세요.
평균 68점은 100점을 받은 1명 때문에 실제보다 높게 계산된 값입니다. 9명의 점수가 60점대에 몰려 있으므로 중앙값이나 최빈값을 함께 보면 68점이 반 전체 실력을 대표하지 못한다는 것을 알 수 있습니다. 평균만 보고 '우리 반은 68점 정도 하는구나'라고 판단하면 대다수 학생의 실제 수준을 놓치게 됩니다.
Q.두 회사 A, B의 직원 평균 연봉이 똑같이 4000만 원입니다. A회사는 모든 직원이 3800만 원에서 4200만 원 사이이고, B회사는 대부분 3000만 원인데 임원 한 명이 매우 높은 연봉을 받습니다. 두 회사의 실제 임금 격차를 설명하려면 평균 외에 어떤 값을 더 봐야 하나요?
두 회사의 평균은 같지만 실제 분포는 전혀 다릅니다. 중앙값을 비교하면 A회사는 평균과 비슷한 값이 나오지만 B회사는 평균보다 훨씬 낮은 값이 나올 것입니다. 또한 최댓값과 최솟값의 차이, 즉 자료가 흩어진 정도를 함께 살펴보면 B회사의 임금 격차가 훨씬 크다는 사실을 확인할 수 있습니다.

시험 핵심 포인트

  • 평균은 (자료의 합) ÷ (자료의 개수)로 계산하며 극단값의 영향을 크게 받습니다.
  • 중앙값은 크기순으로 나열했을 때 가운데 값이며 극단값의 영향을 거의 받지 않습니다.
  • 자료의 개수가 짝수일 때 중앙값은 가운데 두 값의 평균으로 구합니다.
  • 이상치가 있는 자료는 평균과 중앙값의 차이가 크게 벌어질 수 있습니다.
  • 통계 자료를 해석할 때는 평균 하나만이 아니라 중앙값, 최댓값, 최솟값을 함께 확인해야 합니다.
  • '평균적으로'라는 표현이 항상 전형적인 상황을 뜻하지는 않는다는 점에 유의해야 합니다.
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