データ分析ブログ データ分析箱ひげ図とは?読み方と作り方、応用まで解説

箱ひげ図とは?読み方と作り方、応用まで解説

この記事では、箱ひげ図の基本から応用まで、初心者でも一から理解できるように解説します。箱ひげ図とは何か、どのように読み解き、自分で作成するのか、さらには外れ値や分布の理解にどう役立つのかが明確になります。

目次

Topics: データ分析

箱ひげ図とは

箱ひげ図は、統計データの分布を視覚的に表示するために広く使用されるグラフの一種です。この図は、データの最小値、最大値、中央値、第一四分位数(下側四分位数)、および第三四分位数(上側四分位数)など、データセットの要約統計量を一目で理解することができるように設計されています。特に、データのばらつきや外れ値を同時に把握することが可能であり、複数のサンプルまたはデータセットを比較する場合に有効です。

箱ひげ図の構成要素はシンプルでありながら、包括的なデータの理解に欠かせません。箱(四分位範囲)で中央の50%のデータ分布を示し、ひげ(線)でデータの全範囲を示します。また、外れ値は通常、点または別の記号で表示されることが多く、データセット内の特異点を識別するキーとなります。

箱ひげ図は、特に統計学、科学研究、品質管理、経済学など、幅広い分野でのデータ解析と解釈に役立ちます。この図を用いることで、データセットの中心傾向、散布度、そして歪度の視覚的な推測が可能となり、より効果的なデータ解析を行うための基盤を提供します。

箱ひげ図の基本的な読み方

箱ひげ図は統計学におけるデータ分布の視覚的表現です。最小値、第一四分位数(Q1)、中央値(メディアン)、第三四分位数(Q3)、最大値という5つの要約統計量を使用して、データのばらつきや外れ値を理解するのに役立ちます。ここでは、これらの要素がどのようにして箱ひげ図上に表示され、それぞれが何を意味しているのかを説明します。

最小値と最大値

箱ひげ図では、データセットの最小値と最大値が線で示されます。これらは「ひげ」と呼ばれ、データの範囲を視覚的に表しています。最小値はデータセットの最も低い値で、最大値は最も高い値です。これらの値によって、データの全体的な散らばり具合を把握することができます。

箱(四分位範囲)

箱ひげ図の「箱」とは、第一四分位数から第三四分位数までの範囲を表しており、データの中央50%を示します。箱の下端が第一四分位数で、上端が第三四分位数です。この四分位範囲は、データの中心的な傾向を見る上で重要な手がかりを提供します。箱の内側に引かれた線は中央値(メディアン)を示し、データセットの中央値を表します。

外れ値

箱ひげ図では、外れ値も視覚的に表されます。通常、最小値や最大値から大きく離れたデータポイントは点やアスタリスクとして描かれ、外れ値とみなされます。外れ値の存在は、データに異常値が含まれていることを示し、さらなる調査が必要かもしれません。

中央値(メディアン)

中央値はデータセットの中心に位置し、箱ひげ図では箱の内側に線で示されます。データを小さいものから大きいものへ並べたとき、ちょうど中間にくる値が中央値です。平均値と異なり、中央値は外れ値の影響を受けにくいため、データセットの「真ん中」の値を把握する上で非常に有効です。

四分位数(Q1、Q3)

第一四分位数(Q1)と第三四分位数(Q3)は、それぞれデータセットの下位25%と上位25%の境界を示します。Q1はデータの下25%がこの値以下で、Q3は上25%がこの値以上であることを意味します。四分位数はデータのばらつきを評価するのに役立ち、特に四分位範囲(Q3-Q1)は中央50%のデータがどれだけ広がっているかを示す指標となります。

箱ひげ図の作り方

箱ひげ図を作成する際には、データの特徴を正確に捉え、情報を視覚的に理解しやすくすることが重要です。ここでは、Excelを使用した箱ひげ図の作り方を紹介します。Excelは多くの職場や学校で使用されているため、このスキルを身につけることで、データ分析の幅が広がります。

データの準備

箱ひげ図を作成する前に、分析したいデータを準備します。例として、あるクラスの生徒の数学のテスト結果を使用します。これらのデータは、Excelのシートに列として入力します。

Excelでの箱ひげ図の作成手順

  1. Excelを開き、分析したいデータが含まれるシートを選択します。
  2. リボンの「挿入」タブを選択し、「挿入」セクションの中から「統計チャート」をクリックします。
  3. 出てきたオプションの中から「箱ひげ図」を選択します。
  4. 分析したいデータを選択してから、「OK」をクリックします。
  5. 箱ひげ図がシート上に表示されます。必要に応じて、チャートのデザインや書式を調整します。

以上の手順により、Excelで箱ひげ図を作成することができます。箱ひげ図は、データの中央値、四分位数、外れ値などを視覚的に表示するため、データの分布や特徴を把握するのに有効です。また、Excelでは箱ひげ図の外観をカスタマイズすることも可能で、チャートのタイトルを追加したり、軸のラベルを編集したりすることができます。外れ値の表示方法を変更することもできるため、より詳細なデータ分析が可能になります。

項目

説明

中央値

データセットの中央に位置する値です。箱ひげ図では、箱の中心線として表示されます。

四分位数

データを四等分する際の境界値です。箱ひげ図では、箱の上端と下端として表され、データの分布を示します。

外れ値

他のデータと大きく異なる値です。箱ひげ図では、通常、点または記号としてプロットされます。

箱ひげ図を用いることで、データの中央値、四分位数、さらには外れ値といった、データセットの重要な特徴を一目で把握することができます。これにより、データの全体的な傾向や特異なポイントを見つけやすくなるため、効果的なデータ分析が行えるようになります。

箱ひげ図の応用

多くの人々が箱ひげ図の基本的な使い方に慣れ親しんでいますが、この項目ではその応用例を紹介します。高度な統計分析やビジネスデータの可視化、さらには学術研究におけるデータ解析など、箱ひげ図の活用方法は多岐にわたります。

金融分析における利用

箱ひげ図は株価や通貨などの金融データの分析において、価格の変動範囲や中央値を視覚的に把握するのに非常に効果的です。これにより、投資家はリスクをよりよく理解し、賢明な投資決定を下すことができます。

品質管理における利用

製造業では、製品の品質を監視し、品質保持の基準を設定する際に箱ひげ図を活用することがあります。特に、製品の寸法や重量などのばらつきを視覚的に示すことで、製造プロセスにおける異常な変動を素早く特定し、対処することが可能になります。

医療データの解析

医療研究では、患者さんの血圧や血糖値などのバイオマーカーデータを箱ひげ図で描き、集団内の分布を分析することがよく行われます。これにより、正常範囲と異常範囲を明確に区別し、さらには予防措置や治療法の効果を測定する際に役立ちます。

教育における利用

教育分野では、生徒や学生の成績分布の分析に箱ひげ図を用いることがあります。この方法を使用すれば、試験や課題の成績のばらつき、中央値や四分位数を簡単に確認でき、教育の質を向上させるための貴重な洞察を得られます。

箱ひげ図でよくある質問

箱ひげ図で分布を正確に読み取れますか

箱ひげ図はデータの分布やばらつきを視覚的に示すのに役立ちますが、個々のデータ点の正確な位置や分布の形状(例えば、分布が正規分布しているかどうか)は示しません。しかし、四分位数、中央値、最大値、最小値、外れ値を通じて、データセットの大まかな傾向を把握するのに非常に有効です。データの分布をより詳細に理解するには、箱ひげ図と併用してヒストグラムや散布図などを参照することが推奨されます。

外れ値からは何を知ることができますか

外れ値は、データセット内で他の値と大きく異なるデータ点です。箱ひげ図では、通常、外れ値は点や小さな円としてプロットされ、データセットの範囲外に位置しています。外れ値の存在は様々なことを示唆しており、測定誤差や入力ミス、またはそのデータセット内でユニークな現象を示すものである可能性があります。外れ値を詳しく調べることで、データセットの理解を深め、データの処理方法を適切に決定することができます。

箱ひげ図で平均値は表示されますか

標準的な箱ひげ図では、中央値は示されますが、平均値は直接示されません。しかし、一部の箱ひげ図では、平均値を特別なマーク(例えば、X印や星印)で示すことがあります。このような拡張は、データセットのさらなる洞察を提供するために加えられる場合がありますが、箱ひげ図の標準的な表現ではないため、平均値が表示されるかどうかは作成者の判断に依存します。中央値と平均値を比較することで、データの分布がどの程度歪んでいるかも把握できます。

Contributor By: 渡邉 実基

Srush株式会社のマーケティング担当者。 豊富な営業経験を経て、顧客の認知から購入に至るプロセスにおける要素分析の難しさに直面し、その解決策としてSrushとの出会いを果たす。 データ分析の力を駆使して、日本の全企業がより効果的な意思決定を行い、競争力を高めるためのパートナーでありたいと思っています。趣味はカフェ巡り

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