Słownik metodologiczny · Statystyka opisowa

Średnia ważona – jak liczyć średnią, gdy obserwacje nie są równie ważne?

Średnia ważona to suma iloczynów wartości i wag podzielona przez sumę wag. Pokazujemy wzór, średnią ocen z punktami ECTS, wagi odwrotności wariancji w metaanalizie, wagi sondażowe z efektywną liczebnością Kisha, przykład w R i opis do pracy.

Strona główna / Słownik / Średnia ważona
W skrócie: Średnia ważona to Σwixi/Σwi: każda wartość wchodzi do średniej z wagą. Wagami bywają punkty ECTS, odwrotności wariancji w metaanalizie albo wagi sondażowe. Przy równych wagach to zwykła średnia arytmetyczna.

Co to jest średnia ważona?

Średnia ważona (ang. weighted mean) to suma iloczynów wartości i wag podzielona przez sumę wag:

x̄w = Σ wixi / Σ wi

Przy równych wagach jest to zwykła średnia arytmetyczna. Wagi nie muszą sumować się do 1, bo wzór i tak przez ich sumę dzieli. Liczy się tylko ich wzajemny stosunek.

Skąd biorą się wagi

  • Z planu studiów: ocena z przedmiotu za 8 punktów ECTS waży czterokrotnie więcej niż ocena za 2.
  • Z precyzji: w metaanalizie waga badania to odwrotność wariancji jego wyniku. Borenstein i in. (2010) pokazują, że model efektu stałego i model efektów losowych liczą wagi inaczej, bo zakładają co innego; różnicę opisuje hasło efekty stałe i losowe.
  • Z doboru próby: wagi sondażowe są odwrotnością prawdopodobieństwa wylosowania, korygowaną na brak odpowiedzi i kalibrowaną do danych o populacji (Haziza i Beaumont, 2017). Zobacz ważenie danych.

Przykład

Oceny 5, 4, 3 i 4.5 za 6, 4, 2 i 8 punktów ECTS dają średnią ważoną 4.40, a zwykłą 4.125. Cztery badania z d = 0.42, 0.15, 0.60 i 0.28 dostają wagi odwrotności wariancji o udziałach 13.4%, 53.7%, 6.0% i 26.9%. Średnia ważona wynosi 0.248 (SE = 0.073), a nieważona 0.362, bo największe badanie miało najmniejszy efekt. Wagi sondażowe od 0.4 do 2.5 zmniejszają efektywną liczebność Kisha z 500 do 418.7.

Jak opisać w pracy

Wyniki czterech badań połączono średnią ważoną z wagami odwrotności wariancji (model efektu stałego): d = 0.25, SE = 0.07, 95% CI [0.10, 0.39]. Największe badanie miało 53.7% łącznej wagi.

Na co uważać

  • Napisz, czym ważysz. Sama „średnia ważona” bez opisu wag jest nieweryfikowalna.
  • Dominacja jednego badania. Pokaż udziały wag, najlepiej na wykresie lasu.
  • Wagi sondażowe zwiększają błąd standardowy. Liczbę n zastępuje wtedy efektywna liczebność.

Pełną procedurę opisują wpisy Metaanaliza krok po kroku i Ważenie danych sondażowych krok po kroku.

Przykład reprodukowalny

Średnia ważona w R

Kod liczy średnią ocen ważoną punktami ECTS, średnią wyników czterech badań z wagami odwrotności wariancji (sprawdzoną w metafor) oraz efektywną liczebność Kisha dla symulowanych wag sondażowych.

Oceny z ECTS, metaanaliza i wagi sondażowe

Dane wejściowe: cztery oceny z punktami ECTS, d i wariancje czterech badań (dane przykładowe) oraz 500 wag sondażowych (dane symulowane, set.seed(3710)).

Co odczytać: zwykla i wazona w obu przykładach, udziały wag badań, estimate, se i przedział ufności w metafor oraz efektywną liczebność.

R
suppressPackageStartupMessages(library(metafor))
ocena <- c(5, 4, 3, 4.5); ects <- c(6, 4, 2, 8)              # oceny i punkty ECTS
round(c(zwykla = mean(ocena), wazona = weighted.mean(ocena, ects),
        recznie = sum(ocena * ects) / sum(ects)), 3)
d <- c(0.42, 0.15, 0.60, 0.28); v <- c(0.040, 0.010, 0.090, 0.020)   # 4 badania: d i wariancja d
w <- 1 / v                                                    # wagi odwrotności wariancji
round(w / sum(w), 3)                                          # udział każdego badania
round(c(zwykla = mean(d), wazona = weighted.mean(d, w), SE = sqrt(1 / sum(w))), 3)
rma(yi = d, vi = v, method = "FE")                            # ten sam wynik w metafor (model efektu stałego)
set.seed(3710)
wagi <- round(runif(500, 0.4, 2.5), 2)                        # wagi sondażowe (dane symulowane)
round(sum(wagi)^2 / sum(wagi^2), 1)                           # efektywna liczebność Kisha zamiast n = 500
Wynik w R
 zwykla  wazona recznie 
  4.125   4.400   4.400 
[1] 0.134 0.537 0.060 0.269
zwykla wazona     SE 
 0.362  0.248  0.073 

Fixed-Effects Model (k = 4)

I^2 (total heterogeneity / total variability):   4.09%
H^2 (total variability / sampling variability):  1.04

Test for Heterogeneity:
Q(df = 3) = 3.1279, p-val = 0.3723

Model Results:

estimate      se    zval    pval   ci.lb   ci.ub      
  0.2481  0.0733  3.3841  0.0007  0.1044  0.3917  *** 

---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

[1] 418.7

Bibliografia oprogramowania

Wyniki pochodzą z uruchomienia pokazanego kodu w R 4.5.3 (pakiet metafor). W pracy podaj wersje faktycznie użytych pakietów (sessionInfo()).

  1. R: R Core Team. (2026). R: A language and environment for statistical computing (Version 4.5.3) [Computer software]. R Foundation for Statistical Computing. https://www.R-project.org/
  2. metafor (wersja 5.0.1): Viechtbauer, W. (2010). Conducting meta-analyses in R with the metafor package. Journal of Statistical Software, 36(3), 1–48. https://doi.org/10.18637/jss.v036.i03

Najczęstsze pytania

Jak policzyć średnią ważoną w R?

weighted.mean(x, w) albo sum(x * w) / sum(w). Przy brakach danych dodaj na.rm = TRUE; usuwa ono braki w x razem z ich wagami.

Czy wagi w średniej ważonej muszą sumować się do 1?

Nie. Wzór dzieli przez sumę wag, więc punkty ECTS 6, 4, 2 i 8 dają ten sam wynik co wagi .30, .20, .10 i .40. Normalizacja ułatwia tylko odczyt udziałów.

Dlaczego w metaanalizie waga to odwrotność wariancji?

Bo badania z mniejszym błędem standardowym niosą więcej informacji. Wagi 1/v dają średnią o najmniejszej wariancji w modelu efektu stałego; jej błąd standardowy to √(1/Σw).

Powiązane hasła

Poradniki, w których użyjesz tego pojęcia

Potrzebujesz wsparcia w analizie danych?

Wybierz ofertę dopasowaną do pracy dyplomowej albo profesjonalnego projektu naukowego.

Wyceń analizęOferta dla studentów

Bibliografia i dalsza literatura naukowa (APA 7)

  1. Borenstein, M., Hedges, L. V., Higgins, J. P. T., & Rothstein, H. R. (2010). A basic introduction to fixed-effect and random-effects models for meta-analysis. Research Synthesis Methods, 1(2), 97–111. https://doi.org/10.1002/jrsm.12
  2. Haziza, D., & Beaumont, J.-F. (2017). Construction of weights in surveys: A review. Statistical Science, 32(2), 206–226. https://doi.org/10.1214/16-sts608

Cytowania BibTeX

@article{borenstein2010basic, author={Borenstein, Michael and Hedges, Larry V. and Higgins, Julian P. T. and Rothstein, Hannah R.}, title={{A basic introduction to fixed-effect and random-effects models for meta-analysis}}, journal={Research Synthesis Methods}, year={2010}, volume={1}, number={2}, pages={97--111}, doi={10.1002/jrsm.12}}
@article{haziza2017construction, author={Haziza, David and Beaumont, Jean-François}, title={{Construction of weights in surveys: A review}}, journal={Statistical Science}, year={2017}, volume={32}, number={2}, pages={206--226}, doi={10.1214/16-sts608}}
R