题目
A certain list of 100 data has an average (arithmetic mean) of 6 and a standard deviation of d, where d is positive. Which of the following pairs of data, when added to the list, must result in a list of 102 data with standard deviation less than d ?
解析
从逻辑上来说,给集合添加等于其均值的数,集合的标准差(SD)会减小。因此答案应该是E。
不过我会用数学推理来验证这个结论:
100个数的标准差\(d = \sqrt{\frac{S}{100}}\),其中\(S\)是每个数与均值的差的平方和。
现在添加两个数\(x\)和\(y\),添加后的标准差为:
\[
\sqrt{\frac{S}{102} + \frac{(x-6)^2 + (y-6)^2}{102}}
\]
显然\(\frac{S}{102}\)小于\(\frac{S}{100}\);同时,当\(x\)和\(y\)都等于6(即均值)时,\(\frac{(x-6)^2 + (y-6)^2}{102}\)的最小值为0。
因此,若添加的两个数等于均值,集合的标准差必然减小(除非原集合的标准差为0,但本题不属于这种情况;若原标准差为0,添加后标准差会保持不变)。
答案:E