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Mittelwert, Median und Spannweite

In dieser Lektion lernst du, wie du eine Datenreihe mit wenigen Kennzahlen beschreibst. Du berechnest Mittelwert, Median und Spannweite und erfährst, wann welcher Wert aussagekräftiger ist.

  • Fach: Mathematik
  • Klasse 7
  • Thema: Stochastik
  • Dauer: 15 Min
  • Niveau: Einfach
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Viele Werte, eine Aussage

Wenn du die Noten einer Klassenarbeit oder die Temperaturen einer Woche vor dir hast, willst du oft wissen: Wie ist es im Großen und Ganzen gelaufen? Dafür gibt es Kennzahlen. Der Mittelwert, auch arithmetisches Mittel oder Durchschnitt genannt, verteilt die Summe aller Werte gleichmäßig auf alle Werte. Er sagt, wie groß jeder Wert wäre, wenn alle gleich groß wären. Haben drei Freunde 2, 4 und 9 Murmeln, hätte bei gerechter Verteilung jeder 5.

Der Median, auch Zentralwert genannt, ist der Wert in der Mitte, wenn du die Daten der Größe nach ordnest. Bei einer ungeraden Anzahl ist es genau der mittlere Wert, bei einer geraden Anzahl der Mittelwert der beiden mittleren. Die Hälfte der Werte liegt also darunter, die andere Hälfte darüber. Die Spannweite ist der Abstand zwischen dem größten und dem kleinsten Wert und zeigt, wie weit die Daten streuen.

Welche Kennzahl sinnvoller ist, hängt von den Daten ab. Liegen die Werte gleichmäßig verteilt, sind Mittelwert und Median fast gleich, und der Mittelwert ist die übliche Wahl. Gibt es einzelne extreme Werte, beschreibt der Median die typische Situation besser. Die Spannweite ergänzt beide: Zwei Klassen können denselben Notenschnitt haben, aber in der einen liegen alle Noten zwischen 2 und 3, in der anderen zwischen 1 und 6.

Ein typischer Fehler: Den Median aus der ungeordneten Liste abzulesen. Er ist nur dann der mittlere Wert, wenn die Liste sortiert ist. Außerdem lohnt der Blick auf Ausreißer: Verdient einer in einer Gruppe extrem viel, zieht er den Mittelwert stark nach oben, den Median aber kaum. Deshalb wird bei Einkommen oft der Median angegeben. Ein Beispiel: Vier Personen verdienen je 2000 € im Monat, eine fünfte 12 000 €. Der Mittelwert liegt dann bei 4000 € und damit weit über dem, was vier von fünf Personen tatsächlich verdienen. Der Median bleibt bei 2000 € und beschreibt die typische Lage deutlich besser.

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Der Mittelwert

Du addierst alle Werte und teilst die Summe durch ihre Anzahl. Achte darauf, jeden Wert genau einmal mitzuzählen, auch wenn er mehrfach vorkommt: In der Reihe 3, 3, 5 ist n = 3, nicht 2. Der Mittelwert muss nicht in der Datenreihe vorkommen und ist oft eine Kommazahl, etwa 2,4 Kinder pro Familie.

Median und Spannweite brauchen keine Formel: Für den Median sortierst du, für die Spannweite rechnest du größter minus kleinster Wert. Eine gute Kontrolle für den Mittelwert: Er liegt immer zwischen dem kleinsten und dem größten Wert. Liegt dein Ergebnis außerhalb, hast du dich verrechnet.

MSn
M
Mittelwert (arithmetisches Mittel)
S
Summe aller Werte
n
Anzahl der Werte
SituationEmpfohlene Kennzahl
Daten gleichmäßig verteiltMittelwert
einzelne extreme AusreißerMedian
Streuung der Daten zeigenSpannweite
Welche Kennzahl in welcher Situation
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Beispiel 1: Alle drei Kennzahlen berechnen

Fünf Freunde haben 12, 3, 8, 5 und 7 Euro Taschengeld. Bestimme Mittelwert, Median und Spannweite.

Gegeben:

  • Werte: 12, 3, 8, 5, 7
  • n5

Gesucht:

Mittelwert, Median, Spannweite

Lösung:

  1. Summe bilden: 12 + 3 + 8 + 5 + 735
  2. M3557
  3. Für den Median sortieren: 3, 5, 7, 8, 12
  4. Bei 5 Werten ist der dritte der mittlere, also Median = 7
  5. Spannweite12 − 39

Der Mittelwert und der Median betragen 7 €, die Spannweite 9 €. Dass Mittelwert und Median übereinstimmen, zeigt, dass es keinen starken Ausreißer gibt. Die Spannweite von 9 € sagt dir, dass das Taschengeld trotzdem recht unterschiedlich ist: Der Freund mit dem meisten Geld hat viermal so viel wie der mit dem wenigsten.

So berechnest du Mittelwert, Median und Spannweite einer Datenreihe Schritt für Schritt.
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Beispiel 2: Einkommen mit einem Ausreißer

Vier Personen verdienen je 2000 € im Monat, eine fünfte Person verdient 12 000 €. Berechne Mittelwert und Median und vergleiche sie.

Gegeben:

  • Werte: 2000, 2000, 2000, 2000, 12000
  • n5

Gesucht:

Mittelwert und Median

Lösung:

  1. Summe bilden: 2000 · 4 + 1200020000
  2. Mittelwert: 2000054000
  3. Werte sind bereits sortiert: 2000, 2000, 2000, 2000, 12000
  4. Median ist der dritte Wert: 2000

Der Mittelwert liegt bei 4000 €, obwohl vier von fünf Personen nur 2000 € verdienen. Der Median bleibt bei 2000 € und beschreibt die typische Situation viel treffender. Deshalb wird in Statistiken zu Einkommen und Vermögen meist der Median verwendet, nicht der Mittelwert.

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Typische Fehler

Der häufigste Fehler beim Mittelwert ist, einen Wert zu vergessen oder doppelt zu zählen. Zähle die Anzahl n immer separat nach, bevor du teilst, gerade bei langen Datenreihen.

Beim Median wird oft vergessen zu sortieren, oder es werden bei gerader Anzahl die falschen beiden Werte gemittelt. Zähle bei gerader Anzahl n von beiden Seiten gleich weit zur Mitte, um die richtigen zwei Werte zu finden.

Ein weiterer Fehler ist, Mittelwert und Median als austauschbar zu behandeln. Bei Daten mit Ausreißern liefern beide sehr unterschiedliche Aussagen, und nur der Zusammenhang mit der Spannweite zeigt, wie verlässlich eine der beiden Kennzahlen ist.

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Alltagsbezug

In Wetterberichten liest du oft die Durchschnittstemperatur eines Monats, das ist ein klassischer Mittelwert. Bei Notenschnitten in der Schule wird ebenfalls der Mittelwert verwendet, obwohl auch hier einzelne sehr schlechte Noten den Schnitt stark verschlechtern können.

In Nachrichten über Gehälter, Immobilienpreise oder Vermögen wird dagegen fast immer der Median genannt, weil wenige extrem reiche Personen den Mittelwert sonst unrealistisch hoch erscheinen lassen würden. Wenn du also liest „Median-Einkommen“, weißt du jetzt, warum diese Kennzahl gewählt wurde.

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Jetzt bist du dran!

Aufgabe 1 von 3

Berechne den Mittelwert von 4, 6, 9 und 5.

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Das Wichtigste in Kürze

  • Mittelwert: Summe aller Werte geteilt durch ihre Anzahl.
  • Median: der mittlere Wert der sortierten Liste.
  • Vor dem Median immer sortieren – sonst ist das Ergebnis falsch.
  • Spannweite: größter minus kleinster Wert.
  • Ausreißer verändern den Mittelwert stark, den Median kaum.
  • Bei Einkommen, Miet- und Immobilienpreisen wird deshalb meist der Median verwendet.
Die wichtigsten Regeln zu Mittelwert, Median und Spannweite auf einen Blick.

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Häufige Fragen zu Mittelwert, Median und Spannweite

Wie berechne ich den Durchschnitt?
Addiere alle Werte und teile die Summe durch die Anzahl der Werte. Hast du die Noten 2, 3, 1 und 2, ist die Summe 8. Geteilt durch 4 Noten ergibt das einen Durchschnitt von 2. Durchschnitt, Mittelwert und arithmetisches Mittel bedeuten in der Schule dasselbe.
Was ist der Unterschied zwischen Mittelwert und Median?
Der Mittelwert verteilt die Summe gleichmäßig auf alle Werte, der Median ist der mittlere Wert der sortierten Liste. Bei gleichmäßig verteilten Daten liegen beide nah beieinander. Gibt es Ausreißer, unterscheiden sie sich deutlich, weil der Mittelwert jeden einzelnen Wert mitrechnet, der Median aber nur auf die Mitte schaut.
Wie berechne ich den Median bei einer geraden Anzahl?
Sortiere die Werte zuerst der Größe nach. Bei einer geraden Anzahl gibt es keinen einzelnen mittleren Wert, sondern zwei. Du addierst diese beiden und teilst durch 2. Bei 1, 4, 6, 10 sind die mittleren Werte 4 und 6, der Median ist also 5.
Wann nimmt man den Median statt des Mittelwerts?
Der Median eignet sich, wenn es einzelne sehr große oder sehr kleine Werte gibt, die das Bild verzerren würden. Typische Beispiele sind Einkommen, Mietpreise oder Hauspreise. Wenige sehr hohe Werte heben den Mittelwert stark an, sodass er nicht mehr zeigt, was für die meisten Menschen typisch ist.
Was sagt die Spannweite aus?
Die Spannweite zeigt, wie weit die Daten auseinanderliegen. Du berechnest sie als größten minus kleinsten Wert. Eine kleine Spannweite bedeutet, dass die Werte eng beieinanderliegen, eine große, dass sie stark schwanken. Weil sie nur zwei Werte berücksichtigt, reagiert sie allerdings sehr empfindlich auf Ausreißer.
In welcher Klasse lernt man Mittelwert und Median?
Der Mittelwert wird schon in der Grundschule als „Durchschnitt“ eingeführt, meist ab Klasse 4 oder 5. Median und Spannweite als eigene Fachbegriffe kommen typischerweise in Klasse 7 dazu, wenn Datenreihen systematisch ausgewertet werden. Später in der Stochastik baut die Standardabweichung auf denselben Grundideen auf.
Was ist der Unterschied zwischen Mittelwert und Modalwert?
Der Mittelwert entsteht durch Rechnen, der Modalwert dagegen ist einfach der Wert, der in der Datenreihe am häufigsten vorkommt. Bei den Schuhgrößen 38, 39, 39, 40, 44 ist der Modalwert 39, weil er zweimal auftritt, während der Mittelwert bei 40 liegt. Der Modalwert eignet sich besonders gut für Daten, die keine Zahlen sind, etwa Lieblingsfarben.

Wiederhol diese Fragen später mit deinem Lernkarten-Trainer.

Das solltest du vorher können

  • Dezimalzahlenin Arbeit
  • Schriftliche Divisionin Arbeit

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