משתמש:GidiD/ממוצע גיאומטרי

ממוצע גאומטרי

ממוצע גאומטרי (ממוצע הנדסי) הוא סוג של ממוצע המהווה מדד מרכז לקבוצה סופית של מספרים ממשיים חיוביים. בהינתן סדרת מספרים $x_{1},x_{2},\ldots x_{n}\,$ הממוצע הגיאומטרי מוגדר כשורש ה $n$ של מכפלת אברי הסדרה,

$${\bar {x}}={\sqrt[{n}]{\prod _{i=1}^{n}{x_{i}}}}={\sqrt[{n}]{x_{1}\cdot x_{2}\dotsb x_{n}}}$$לחילופין ניתן להציג את הממוצע הגאומטרי באמצעות אקספוננהממוצע החשבוני של הלוגריתם של הסדרה$${\bar {x}}=\exp({1 \over n}\sum _{i=1}^{n}\ln {x_{i}})$$

תכונות

פרט לתכונות הכלליות שיש לממוצע הגאומטרי מעצם היותו סוג של ממוצע פיתגורי, לממוצע גאומטרי מספר תכונות ייחודיות:

• מכפלתה של סדרת מספרים אינה משתנה אם מחליפים כל אחד מהמספרים בסדרה בממוצע הגיאומטרי של הסדרה.
• לכל סדרת מספרים מספרים, הממוצע הגאומטרי קטן מהממוצע החשבוני שלה, אלא אם כן כל המספרים בסדרה שווים, ובמקרה זה הממוצע החשבוני והממוצע הגיאומטרי שווים.
• המנה של הממוצעים הגאומטריים של שתי סדרות באותו אורך, שווה לממוצע הגאומטרי של סדרת המנות של אברי שתי הסדרות
• המכפלה של הממוצעים הגאומטריים של שתי סדרות באותו אורך, שווה לממוצע הגאומטרי של סדרה המכפלות של שתי הסדרות

• הממוצע הגאומטרי הוא מקרה פרטי של ממוצע מוכלל. הממוצע הגאומטרי מתקבל כאשר הפרמטר $p$ בהגדרת הממוצע המשוכלל שואף לאפס. לחישוב הגבול ניתן להשתמש בכלל לופיטל$${\begin{aligned}\lim _{p\to 0}\left({\frac {\sum _{i=1}^{n}{x_{i}^{p}}}{n}}\right)^{\frac {1}{p}}=&\exp \left(\lim _{p\to 0}{\frac {1}{p}}\ln {\biggl (}{\frac {\sum _{i=1}^{n}{x_{i}^{p}}}{n}}{\biggr )}\right)\\=&\exp \left({\biggl (}{\frac {\sum _{i=1}^{n}\ln(x_{i})}{n}}{\biggr )}\right)={\bar {x}}\end{aligned}}$$

שימוש

ממוצע גאומטרי שימושי עבור סדרות של ערכים שבהם יש משמעות למכפלת הערכים ולא לחיבור ביניהם. לדוגמא

• חישוב תשואה ממוצעת רב שנתית על השקעות: הממוצע הגיאומטרי מספק תמונה מדויקת של התשואה הממוצעת, כיוון שהוא לוקח בחשבון את ההיבט הכפלי של התשואות השנתיות. כדוגמא, נניח שלאורך 4 שנים התשואות היו 10%, 150%, 30%- ו 10%. ההחזר על השקעה של 100 ש"ח הוא $100\times 1.10\times 2.5\times 0.7\times 1.1=211.75$ . התוצאה הזו שקולה לתשואה שנתית ממוצעת של 20.6% , שמתקבלת באמצעות ממוצע גאומטרי. ממוצע זה נמוך בהרבה מהממוצע החשבוני של סדרה זו - 35%.
• קצב גידול אוכלוסיה: לחישוב של קצב הגידול הממוצע באוכלוסיה בתקופה מסוימת משתמשים בממוצע גאומטרי ולא בממוצע חשבוני.

ממוצע גאומטרי של פונקציה רציפה

אם $f:[a,b]\to (0,\infty )$ היא פונקציה ממשית רציפה, הממוצע הגאומטרי שלה בתחום הוא

${\overline {f}}=\exp \left({\frac {1}{b-a}}\int _{a}^{b}\ln f(x)dx\right)$

כדוגמא, הממוצע הגאומטרי של הפונקצית הזהות $f(x)=x$ בקטע $[0:1]$הוא $e^{-1}$.

ראו גם

• אי שיוויון הממוצעים
• מדד מיקום מרכזי
• ממוצע אריתמטי-גאומטרי
• ממוצע הרמוני
• ממוצע חשבוני
• ממוצע מוכלל