PART 03 · 데이터 분석 / DATA ANALYSIS

4장. 기초 통계분석 시각화 교안 + 상호작용 문제

개념을 그림으로 이해하고, 수치를 직접 바꿔 보며, 기출문제로 확인하는 학습 자료입니다. 상단은 이론, 하단은 문항별 이론 그림과 문제 풀이로 구성했습니다.

교재 255–263쪽7개 이론 영역문항별 이론 그림 8개자유도 n−1 · 4컷 만화·조작 실습기출 3문항 + 추가 연습 5문항인터넷 없이 실행 가능
01 · FOUNDATION

기술통계는 데이터를 이해하는 첫 단계

교재 p.255–256

기술통계(Descriptive Statistics)는 수집된 자료를 표·그림·통계량으로 요약하여 데이터의 특성을 파악하는 방법입니다. 반면 추론통계는 표본을 이용해 모집단의 특성을 추정하거나 가설을 검정합니다.

자료 수집Collect
→
기술통계Describe
→
시각화Visualize
→
추론·해석Infer
DESCRIPTIVE
기술통계

이미 관측한 자료를 요약합니다. 평균·분산·사분위수, 히스토그램·상자그림 등이 대표적입니다.

자료 요약중심·산포·형태
INFERENTIAL
추론통계

표본으로 모집단을 추정하고 가설을 검정합니다. 점추정·구간추정·가설검정 등이 포함됩니다.

모집단 추정불확실성 평가

교재의 학습목표

  • 01 기술통계의 정의를 이해한다.
  • 02 통계량으로 자료를 정리하고 R에서 계산한다.
  • 03 그래프로 자료를 정리하고 R 활용 방법을 이해한다.
  • 04 상관관계 분석의 개념과 활용을 이해한다.
해석 주의 · 성별·혈액형·전공처럼 범주를 단지 숫자로 코딩한 자료는, 코드의 평균이 실제 의미 있는 평균을 뜻하지 않습니다. 먼저 자료의 척도를 확인해야 합니다. 상관분석의 상세 이론은 제공된 255–263쪽 본문에 포함되지 않았습니다.
02 · NUMERICAL SUMMARY

중심위치·산포를 숫자로 요약하기

교재 p.257–258

자료가 어디에 모여 있는지(중심), 얼마나 흩어져 있는지(산포)를 함께 살펴야 분포의 특징을 정확히 설명할 수 있습니다.

구분통계량 (영어)계산·해석의 핵심
중심표본평균
Sample Mean
x̄ = Σxᵢ / n · 모든 값의 산술평균
중심중앙값
Median
정렬 후 가운데 값 · 이상치의 영향을 비교적 적게 받음
산포표본분산
Sample Variance
s² = Σ(xᵢ − x̄)² / (n−1)
산포표본표준편차
Standard Deviation
s = √s² · 원자료와 같은 단위
위치·산포사분위수·IQR
Quartile / Interquartile Range
IQR = Q3 − Q1 · 가운데 50% 범위
상대 산포변동계수
Coefficient of Variation
CV = s / |x̄| · 평균이 0에 가까우면 해석 주의
표본평균의 불확실성표준오차
Standard Error
SE(x̄) = s / √n · 평균 추정치의 변동성
개념 심화 · 표본분산 · 교재 p.257–258

왜 표본분산은 n이 아니라 n−1로 나눌까요?

답은 자유도(Degrees of Freedom)에 있습니다. 어려워 보이지만 평균을 알면 마지막 숫자는 마음대로 정할 수 없다는 뜻이에요. 3명의 점수로 4컷 이야기를 따라가 보세요.

직접 숫자를 바꿔 보세요 · 평균 7점 유지하기

움직이는 계산 실습

첫 번째와 두 번째 점수는 자유롭게 움직여요. 그런데 평균이 7점이라는 조건 때문에 세 번째 점수는 자동으로 결정됩니다.

5점내가 정할 수 있어요
7점나도 정할 수 있어요
🔒 세 번째 학생 C9점21−A−B로 자동 결정!
이야기 속 3명의 점수와 합계5 + 7 + 9 = 21점

평균 = 21÷3 = 7점 · 자유롭게 움직이는 수는 2개

표본분산 · 자유도 3−1 = 28 ÷ 2 = 4.00

편차 제곱합: 4 + 0 + 4 = 8

그런데 왜 실제 계산에서는 n−1로 나눌까요? 표본에서 계산한 평균은 표본 자료에 딱 맞춰지기 때문에, 그 평균을 기준으로 퍼짐을 재면 모집단의 퍼짐을 평균적으로 작게 추정하기 쉽습니다. 그래서 보통의 무작위 표본에서 모분산을 추정할 때는 n−1로 나누어 이를 보정합니다(베셀 보정, Bessel’s correction).

꼭 구별하기: 이 세 점수가 우리가 관심 있는 전체 모집단의 점수라면 모분산은 8 ÷ 3 ≈ 2.67입니다. 모집단의 분산을 추정하려고 뽑은 표본이라면 표본분산은 8 ÷ (3−1) = 4입니다. 무엇을 구하는지에 따라 분모가 달라요.

실습 예시 · 직원 15명의 출근 소요시간

원자료(분): 62, 55, 32, 42, 55, 35, 110, 64, 54, 67, 58, 62, 58, 26, 15

표본평균 (Sample Mean)
53분
총 795분 ÷ 15명 = 53분. 전체 출근시간의 중심을 보여줍니다.
교재 예제 검산 · 평균 53분, 중앙값 55분, 분산 489, 표준편차 22.11분, 범위 95분, Q1 35분, Q3 62분, IQR 27분, CV 0.417(41.7%), SE 5.71분입니다.
03 · DISTRIBUTION SHAPE

왜도와 첨도: 분포의 생김새 읽기

교재 p.258–259

왜도 (Skewness) · 어느 쪽 꼬리가 긴가?

음의 왜도 · −

왼쪽으로 긴 꼬리

왜도 0

좌우 대칭

양의 왜도 · +

오른쪽으로 긴 꼬리

기억법: 왜도의 부호는 꼬리가 길게 뻗은 방향과 같습니다. 오른쪽에 극단적으로 큰 관측값이 있으면 양의 왜도가 나타나기 쉽습니다.

첨도 (Kurtosis) · 꼬리와 극단값의 특성

정규분포양의 초과첨도(두꺼운 꼬리 예시)음의 초과첨도(얇은 꼬리 예시)
시험 표현과 통계적 엄밀성 구분 · 교재는 첨도를 ‘뾰족한 정도’로 설명하며 정규분포를 기준으로 초과첨도 0을 사용합니다. 엄밀하게 첨도는 분포의 꼬리와 극단값에 대한 민감도를 반영하므로 꼭짓점 높이만으로 단정하지 않습니다. 위 곡선은 개념도입니다.
04 · GRAPHICAL SUMMARY

막대그래프 vs 히스토그램

교재 p.259–260

X축이 범주형이면 막대그래프, X축이 연속형의 구간이면 히스토그램입니다. 히스토그램은 계급의 개수와 폭에 따라 모양이 달라집니다.

막대그래프 · Bar Chart

예시 자료: 선호 점심메뉴(범주형)

한식
9명
양식
6명
중식
4명
일식
3명

각 범주의 막대가 서로 떨어져 있습니다. 순서를 바꿔도 의미가 유지됩니다. (설명용 임의 자료)

히스토그램 · Histogram

예시 자료: 출근시간(연속형, 15개 관측치)

5개
15분 (최솟값)110분 (최댓값)

표본이 작으므로 히스토그램 모양만으로 모집단 분포를 확정하지 않습니다.

STEP 1
최솟값·최댓값

자료의 범위(Range)를 확인

STEP 2
계급 수 정하기

구간 개수에 따라 모양이 달라짐

STEP 3
각 구간 빈도 계산

구간별 관측치 수로 높이 표시

교재의 계급 수 선정법(예: 2ᵏ ≥ n을 만족하는 최소 정수 k)은 간단한 경험적 규칙 중 하나입니다. 실제 분석에서는 자료 특성과 목적에 따라 계급 폭을 다르게 선택할 수 있습니다.

05 · OTHER PLOTS

줄기–잎 그림과 상자그림

교재 p.260

줄기–잎 그림 · Stem-and-Leaf

원자료의 개별 숫자를 남기면서 분포를 보여줍니다.

줄기
잎
1
5
2
6
3
2 5
4
2
5
4 5 5 8 8
6
2 2 4 7
11
0

예: 5 | 8 = 58분, 11 | 0 = 110분. 10의 자리(줄기)와 1의 자리(잎)로 정리했습니다.

상자그림 · Box Plot

중앙값·사분위수·수염·이상치를 확인합니다.

실제 수염은 기준 울타리 내의 가장 바깥 관측값까지 표시합니다. 따라서 최솟값·최댓값과 수염 끝이 항상 같지는 않습니다.

MIDDLE 50%
Q1~Q3 = 35~62분

IQR = 62 − 35 = 27분

INNER FENCE
−5.5 ~ 102.5분

Q1 − 1.5×IQR, Q3 + 1.5×IQR

OUTLIER
110분

안쪽 울타리 밖, 바깥 울타리 안 → 보통 이상점

중요 · 상자 내부의 선은 평균이 아니라 중앙값(Q2)입니다. 상자의 아래·위 경계는 각각 Q1·Q3입니다. 바깥 울타리는 Q1−3×IQR, Q3+3×IQR이며, 관측치가 이 범위를 넘으면 극단 이상점으로 분류할 수 있습니다.
06 · HANDS-ON R

R에서 기술통계량 확인하기

교재 p.261
R 함수기능활용 예시
head()첫 6행 출력(기본)head(df)
head( , n)첫 n행 출력head(df, 10)
summary()변수 유형에 따라 요약 통계·빈도 확인summary(df)
mean()평균mean(df$time)
median()중앙값median(df$time)
sd()표본표준편차sd(df$time)
var()표본분산var(df$time)
quantile()분위수quantile(df$time)
예제 데이터를 그대로 계산하는 R 코드
# 교재 p.258: 직원 15명 출근시간
time <- c(62,55,32,42,55,35,110,64,54,67,58,62,58,26,15)
df <- data.frame(time = time)

head(df)
summary(df)
mean(df$time)       # 53
median(df$time)     # 55
var(df$time)        # 489
sd(df$time)         # 약 22.11
quantile(df$time)         # R 기본값: Q1=38.5, Q2=55, Q3=62
quantile(df$time, type=2) # 교재 방식: Q1=35, Q2=55, Q3=62
IQR(df$time, type=2)      # 교재 방식: 27
sd(df$time) / sqrt(length(time)) # 약 5.71

사분위수 산출법 주의: R 기본 quantile()(type=7)은 이 데이터에서 Q1=38.5, Q3=62를 반환하며, 교재가 제시한 Q1=35와 다릅니다. 교재 결과를 재현할 때는 quantile(df$time, type=2) 및 IQR(df$time, type=2)를 사용하세요. summary()도 기본 방식의 1사분위수를 표시합니다.

07 · ONE-PAGE REVIEW

시험 직전 핵심정리

교재 p.255–261
① 통계량
평균 vs 중앙값

평균은 전체 값의 영향을 받고, 중앙값은 정렬된 자료의 중앙 위치를 나타냅니다.

② 산포
표준편차 vs 표준오차

표준편차는 개별 관측값의 퍼짐, 표준오차는 표본평균의 추정 불확실성입니다.

③ 분포 형태
왜도 ± / 첨도

왜도는 긴 꼬리 방향, 첨도는 정규분포 대비 극단값·꼬리 특성을 함께 읽습니다.

④ 차트 구분
범주 vs 연속

막대그래프는 범주, 히스토그램은 연속형 변수의 구간별 도수를 표시합니다.

⑤ 상자그림
중앙선 = Q2

상자의 양 끝은 Q1·Q3, IQR과 1.5×IQR로 이상치 여부를 확인합니다.

⑥ R 함수
summary()

변수 유형에 맞는 기초 요약치를 한 번에 확인하는 대표 함수입니다.

특히 기출문제에서는 ① 히스토그램의 표본 크기 ② R의 summary() ③ box plot의 중앙선과 50% 위치를 구분하는 것이 중요합니다.

PART 02 · CHECK YOUR UNDERSTANDING

상호작용 문제 풀기

문제별 이론 그림 확인 → 정답 선택 → 자세한 해설 → 다음 문제

08 · EXAM & PRACTICE

기출 11~13번 + 개념 확인 문제

기출 p.262–263

기출 3문항은 제공된 교재 문구를 바탕으로 수록했습니다. 추가 5문항은 이론 복습을 위해 별도로 제작한 문항으로 ‘추가 연습’으로 표시했습니다. 각 문제 위에서 관련 이론 그림·계산 흐름·비교 도표를 먼저 확인할 수 있습니다. 정답 확인 후 각 문제마다 ① 출제 의도 ② 단계별 풀이 ③ 선택지 4개 상세 해설 ④ 예시 ⑤ 암기 포인트가 표시됩니다.

0/8문항 정답 확인 완료현재 정답 0개
11번기출교재 p.262
◈ 문제를 풀기 전 · 그림으로 이론 이해관련 교재 이론 ↑

문제 로딩 중

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편집·출처 안내 · 학습 범위: 제공된 교재 텍스트 Part 03 데이터 분석, 4장 「기초 통계분석」 p.255–263. 255쪽 상단에 제시된 기존 5–10번 정답은 해당 문제 본문이 없어 여기서는 제외했습니다. 13번 기출의 원본 상자그림은 제공되지 않아, 질문 문장을 유지하고 해설에서 해석 조건을 명시했습니다. p.258 예제는 32분 및 합계 795분 기준으로 검산했습니다. 이 자료의 추가 도식과 연습문항은 교육용으로 새로 제작했습니다.