B 币安 · 全球最大的加密货币交易所币安 注册 → AD OKX OKX · 全球领先的加密货币交易所OKX 注册 → AD
📐 数学基础 · 第9讲 / 10

读懂数据——图表里的陷阱

数字不会说谎,但呈现数字的方式很容易造成误解。养成检查坐标轴、基准、样本和比较对象的习惯,就是正确读懂数据的能力。

⏱ 约16分钟 ✍️ 练习题 4 道 更新 2026-10-08
🎯 本讲学习目标
  • 能在纵轴被截断的图表中重新算出真实差异
  • 能区分相关关系和因果关系,并想到隐藏的因素
  • 能提出判断样本是否有偏的问题
  • 能在绝对数与比率、相对变化与绝对变化之间换算

1.截断坐标轴——让小差异看起来很大

条形图中条形的高度,是为了让人用眼睛比较数值的大小。可是如果纵轴不从 0 开始,条形高度的比例就和实际数值的比例不一样了,小小的差异会看起来像好几倍的差距。

截断纵轴并不总是错的。像体温、股价这类不会降到 0 附近的数值,在观察小幅变化的折线图中常常截断坐标轴。问题在于,一边让人用条形的长度比较大小,一边又截断了坐标轴。看到图表时,先确认纵轴的起始值和刻度。

例题举例:A 产品的满意度得分是 100,B 产品是 104。在纵轴从 98 开始的条形图里,B 的条形看起来是 A 的几倍?实际差异是百分之几?
  1. 第1步:图上看到的条形高度:A 是 100 − 98 = 2格,B 是 104 − 98 = 6格。
  2. 第2步:看起来的比例:6 ÷ 2 = 3倍。
  3. 第3步:实际比例:104 ÷ 100 = 1.04,也就是 B 只比 A 高 4%。
  4. 验算:如果纵轴从 0 开始画,条形高度是 100 和 104,用眼睛几乎分辨不出差别。
答案图上看起来是3倍,实际差异只有4%

2.相关不等于因果

两个数值一起升降,叫作相关关系。夏天冰淇淋销量增加,溺水等戏水事故也增加。两者之间有明显的相关,但并不是冰淇淋引发了事故,而是气温这个第三方因素同时推动了两者。这种隐藏的因素叫作混杂变量。

把相关解读为因果之前,先问三个问题:有没有隐藏的共同原因?原因和结果的方向会不会正好相反(是运动的人更健康,还是健康的人更爱运动)?会不会只是巧合?确认因果最可靠的方法,是比较随机分成的两组的实验,但并不是任何时候都能做这样的实验。

  • 共同原因:气温 → 冰淇淋销量,气温 → 戏水事故
  • 方向相反:“常去医院的人病得更重”——其实是因为生病才去医院
  • 巧合:两个毫不相关的统计数据,只要挑好时间段,也可能走势相似

3.样本偏差——问的是谁

不可能调查全部对象,所以抽取一部分(样本)来推断整体。这时如果样本不像整体,收集得再多,结果也是偏的。只在某个应用程序里做的问卷,反映的是使用这个程序的人的意见;只收集自愿作答者的问卷,更接近对这个话题很感兴趣的人的意见。

只看幸存下来的对象,也是一种样本偏差。“成功人士都早起”这句话,漏掉了那些早起却没有成功的人。看数据时,要先于数字问一问:“是谁、怎样被选出来的,又漏掉了谁?”很多时候,抽样方法比样本大小更重要。

AI也面临同样的问题。训练数据偏向某个群体,AI的判断也会偏向那一边。「人工智能基础」课程中讲到的数据偏差,正是这种样本偏差。

4.比率与绝对数,相对变化与绝对变化

把人口 100 万的城市和人口 10 万的城市的事故数直接比较,大城市总是显得更多。要公平比较,就得换算成同一基准的比率,比如每 10 万人的事故数。反过来,只看比率而忽略绝对数,就会误判实际规模。

“风险增加了一倍”这句话也藏着同样的问题。相对变化(两倍,增长 100%)听起来很大,但如果原来的风险非常小,绝对变化可能微乎其微。两者要一起看,才能做出判断。

例题举例:城市 A 人口 1,000,000,一年发生事故 500 起;城市 B 人口 100,000,发生事故 100 起。请按每 10 万人的事故数进行比较。
  1. 第1步:城市 A:500 ÷ 1,000,000 × 100,000 = 50起。
  2. 第2步:城市 B:100 ÷ 100,000 × 100,000 = 100起。
  3. 第3步:按绝对数,A 是 B 的 5 倍;但按人口比例,B 是 A 的 2 倍。
  4. 验算:A 有 10 个“10万人”,500 ÷ 10 = 50;B 只有 1 个,所以是 100。结果相同。
答案每10万人:A 50起,B 100起——按比率B是A的2倍
例题举例:某种副作用从每 10,000 人中 2 人增加到 4 人。分别求出相对变化和绝对变化。
  1. 第1步:相对变化:(4 − 2) ÷ 2 = 1 → 增长 100%(两倍)。
  2. 第2步:绝对变化:从 2 ÷ 10,000 = 0.02% 增加到 4 ÷ 10,000 = 0.04%,增加了 0.02 个百分点。
  3. 验算:0.04 − 0.02 = 0.02 个百分点,相当于每 10,000 人中多出 2 人。
答案相对来说是两倍(增长100%),绝对来说只增加了0.02个百分点(每10,000人中多2人)

5.平均数与合并统计的陷阱

平均水深 1 m 的河能蹚过去吗?如果岸边很浅、中间有 3 m 深,平均数即使是 1 m 也过不去。平均数不会告诉你分散程度和最大值。正如第8讲所讲,平均数旁边要同时放上中位数和分散程度。

合并起来看的结果和分开看的结果,也可能正好相反。这叫作辛普森悖论。在下面的例子中,医院 X 无论是简单手术还是困难手术,成功率都比 Y 高,可合在一起看,Y 却显得高得多。这是因为 X 承担了多得多的困难手术。

举例:两家虚构医院的手术成功率
简单手术困难手术总体
医院 X9/10(90%)30/90(约 33%)39/100(39%)
医院 Y85/100(85%)3/10(30%)88/110(80%)
例题根据上表,亲手算出两家医院的总体成功率,并说明结论为什么会颠倒。
  1. 第1步:X 总体:(9 + 30) ÷ (10 + 90) = 39 ÷ 100 = 39%。
  2. 第2步:Y 总体:(85 + 3) ÷ (100 + 10) = 88 ÷ 110 = 80%。
  3. 第3步:X 的 100 名患者中有 90 名做的是困难手术,Y 的 110 名中只有 10 名做困难手术。总体成功率在很大程度上受到各医院所接诊患者构成的影响。
  4. 验算:简单手术 90% > 85%,困难手术约 33.3% > 30%,两组都是 X 更高。可是总体却是 39% < 80%。
答案X 39%,Y 80%——患者构成(困难手术所占比重)不同,所以合并后结论颠倒
读数据检查清单:坐标轴从多少开始?基准(分母)是什么?调查的是谁?是比率还是绝对数?是合并看的还是分开看的?有没有别的解释(隐藏因素)?

📌 要点总结

  • 条形图的纵轴不从 0 开始,差异就会被放大
  • 相关关系不等于因果关系——先怀疑共同原因、方向和巧合
  • 样本的抽取方法比大小更重要——要问漏掉了谁
  • 把绝对数与比率、相对变化与绝对变化放在一起看
  • 仅凭一个平均数看不出分散程度,合并的结果可能和分开的结果相反

✍️ 练习题

请先自己作答,再展开“答案与解析”。

Q1. 举例:在纵轴从 90 开始的条形图里,A 是 95,B 是 100。B 的条形看起来是 A 的几倍长?

⭕ 回答正确

❌ 再想一想

答案与解析
答案 ② 2倍

看到的高度是 A 为 95 − 90 = 5,B 为 100 − 90 = 10,所以看起来是 2 倍。实际比例是 100 ÷ 95 ≈ 1.05 倍。

Q2. 观察到一种相关:咖啡喝得越多的人,睡眠时间越短。仅凭这一点,最恰当的说法是哪一个?

⭕ 回答正确

❌ 再想一想

答案与解析
答案 ② 也可能是睡眠不足的人喝更多咖啡

仅凭相关,无法知道因果的方向。可能正好相反,是因为睡眠不足才多喝咖啡;也可能存在加班这类共同原因。

Q3. 举例:一座人口 200,000 的城市一年发生事故 60 起。每 10 万人的事故数是多少?

答案与解析
参考答案 30起

60 ÷ 200,000 × 100,000 = 30起。也可以这样算:有 2 个“10万人”,所以 60 ÷ 2 = 30。

Q4. 无论是简单任务还是困难任务,A队的成功率都比B队高,可总体成功率却是B队更高。最合理的原因是什么?

⭕ 回答正确

❌ 再想一想

答案与解析
答案 ② A队承担了多得多的困难任务

这是辛普森悖论。各组所占比重不同时,总体成功率更多取决于承担任务的构成,而不是实力。

🤖 可以这样问 AI

复制后把 [ ] 部分换成你的情况。不要直接相信回答,请与正文对照核实。

想批判性地阅读新闻或报告中的图表时

请看下面的图表(或数据)说明,用检查清单逐项指出可能存在的问题:截断坐标轴、基准(分母)、样本偏差、相关与因果、比率与绝对数、合并统计的陷阱。每一项还要写明,要确认它需要哪些补充信息。内容:[粘贴]

想练习识别图表陷阱时

请用虚构的数字设计 5 个容易引起误解的图表说明。先不要说每个里面藏着什么陷阱,等我找出来之后,再给出答案和正确的计算。请务必标注“举例”,不要让它们看起来像真实统计。

收到AI生成的数据摘要时

请说明刚才摘要中每个数字的出处和基准(以什么作分母)。无法核实出处的数字请单独标出。
参考
  • 高中数学教材的一般内容(统计、抽样调查)
  • 基础统计学教材的一般说明(相关与因果、辛普森悖论)

达成全部学习目标后,请点击完成。

📐 数学基础

  1. 1数与运算——重新认识分数和小数
  2. 2比与比率——正确读懂百分比
  3. 3方程——寻找未知数的天平
  4. 4函数与图像——读懂变化的眼光
  5. 5指数与对数——靠乘法变大的世界
  6. 6几何基础——面积与勾股定理
  7. 7概率——把不确定性变成数字
  8. 8统计——平均数、中位数、方差
  9. 9读懂数据——图表里的陷阱
  10. 10理解AI的数学
📚 推荐阅读
🧠What Generative AI Does and Where It Fails→ ✍️How to Write a Good Prompt→ 🔍Checking AI Answers→ 📚Using AI for Study and Work Without Plagiarism→
← AI时代基础学力课程