計算方法について

各計算機が従うすべてのルールを、例つきで紹介します。ご自身の計算結果と見比べてみてください。

数値の読み取り方

数値のリストは、スペース・改行・カンマ・セミコロン・タブ・「|」記号のいずれかで区切って入力できます。カンマは区切り記号として扱われるため、「1,000」は1つの数値ではなく、1と0という2つの数値として読み取られます。桁区切りのカンマは付けずに入力し、小数点には必ず「.」(ピリオド)を使ってください(例:3.5)。数値にくっついた記号は取り除かれます($90, 45%, 12kgはすべてその数値として読み取られます)。それでも数値と認識できないものはスキップされ、結果の上に表示されます。Unicodeのマイナス記号とenダッシュは、どちらもマイナス記号として読み取られます。1つの数値だけを入力する欄(GPAの単位数やチップの割合など)に2つの数値を入力すると、空欄として扱われます。

平均・中央値・最頻値・範囲

平均は算術平均、つまり合計を個数で割った値です。中央値は、並び替えたリストの真ん中の値です。個数が偶数のときは、真ん中の2つの値の平均になります。最頻値は最も多く出現する値です。同じ回数で並ぶ値が2つ以上あれば、そのすべてが最頻値として表示され、すべての値が1回ずつしか出現しない場合は最頻値なしとなります。範囲は最大値から最小値を引いた値です。1, 2, 2, 9の場合、平均3.5、中央値2、最頻値2、範囲8となります。範囲計算機では、両端の中間の値である中間点、つまり(最大値+最小値)を2で割った値も表示されます。

標準偏差と分散

平均計算機に表示される標準偏差は、標本標準偏差です。平均との差を2乗した値の合計を、n−1で割ってから平方根を取って求めます。そのため、数値が1つだけの場合は標準偏差を求められません。平均・標準偏差計算機では、標本(n−1で割る)と母集団(nで割る)の両方のバージョンが用意されており、どちらの値かが明示されます。2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9の場合、母標準偏差は2、標本標準偏差は約2.138になります。

四分位数・四分位範囲、その他の散らばりの指標

四分位数は、並び替えたリストを中央値で2つに分け、それぞれの半分の中央値を求めることで算出します。個数が奇数のとき、教科書で教えられる2つの方法は異なる結果を出すため、四分位範囲計算機では方法を選べるようにしています。除外法(MooreとMcCabeの教科書の方法で、TI-84電卓もこの方法)では真ん中の値を両方の半分から除外し、包含法(Tukeyのヒンジ)では両方の半分に含めます。表計算ソフトや統計パッケージは通常これらとは別に補間を行うため、どちらとも異なる第3の答えが出ることもあり、それも妥当な結果です。個数が偶数の場合は、どちらの方法でも同じ答えになります。四分位範囲はQ3からQ1を引いた値で、Q1から1.5×四分位範囲を引いた値を下回る、またはQ3に1.5×四分位範囲を足した値を上回る値は外れ値と判定されますが、これはルールというより広く使われている慣習です。

一方、平均絶対偏差は、平均からの距離の平均で、nで割ります(n−1では割りません)。n−1による補正は標本標準偏差と標本分散にのみ適用されるものです。平均の標準誤差は、標本標準偏差を個数の平方根で割った値です。95%信頼区間の算出には、一律の1.96ではなく、自由度に応じて参照するt臨界値を使います。1.96が正しいのは標本サイズが大きい場合だけだからです。表の行の間では、より低い自由度の値に切り下げて参照されるため、より広く慎重な区間になり、自由度が1,000を超えて初めて1.96に達します。この区間は、観測値が1つの母集団から独立に得られていること、そして標本平均の分布がほぼ正規分布であることを前提としています。相対度数は、各度数を合計で割った値です。すべての異なる値がそれぞれ独自の行を持ち、階級への区分けは行われません。

加重平均

各値にその重みを掛け、その積をすべて合計してから、重みの合計で割ります。重みの合計は100や1になる必要はありません。空欄の行は無視され、重みが0の行は使用されたものとしてカウントされず、すべての重みが0の場合は結果が出ません。負の重みも、珍しいとはいえ数学的に有効な値であるため使用できます。

成績とGPA

成績平均計算機は、各得点をその科目の配点(コース全体に占める割合)で重み付けし、これまでに入力した配点の合計に対する現在の成績を表示します。文字での成績評価には、アメリカで一般的な基準を使用します。A(90以上)、B(80〜89)、C(70〜79)、D(60〜69)、F(60未満)です。期末成績計算機は、現在の成績と期末試験の配点から、目標に到達するために必要な期末試験の点数を逆算します。GPA計算機は、A+とAが4.0、A-が3.7、B+が3.3、Bが3.0、B-が2.7、C+が2.3、Cが2.0、C-が1.7、D+が1.3、Dが1.0、D-が0.7、Fが0という基準を使い、これに単位数を掛けます。優等(Honors)科目は0.5、AP科目は1.0が科目ごとに加算され、上限は4.0スケールで5.0、4.3スケールで5.3です。累積GPAは、今学期の成績と、入力した過去のGPA・単位数を組み合わせて算出します。

パーセント

YのX%は、YにXを掛けて100で割った値です。「AはBの何パーセントか」は、AをBで割って100を掛けた値です。AからBへの変化率は、変化量をAの絶対値で割った値です。パーセント差は、2つの数値の差を、それぞれの絶対値の平均で割った値です。2つの数値を入れ替えても結果は変わりません。誤差率は、測定値と真の値との差を、真の値の絶対値で割った値です。いずれも分数ではなくパーセントで表示されます。

チップ・比・比例式・最大公約数・最小公倍数

チップの金額は、会計金額にパーセントを掛けて100で割った値で、人数で均等に割られます。税金は、入力した会計金額にすでに含まれている場合のみ計算に反映されます。比は、両辺を最大公約数で割ることで簡約されます。小数の比は、先に整数へ換算されます。比例式 a/b = c/d は、空欄になっている項をクロス乗算(たすき掛け)で求めて解きます。最大公約数にはユークリッドの互除法を使用し、最小公倍数はaとbを掛けて最大公約数で割った値で、入力したすべての数値に拡張されます。素因数分解も表示されます。

この小数⇔分数 変換計算機は、内部に保存された2進数の値ではなく、あなたが入力した桁をそのまま読み取ります。そのため0.1は正確に1/10になります。小数の桁数が分母を10のべき乗として決め、その後、分数を最大公約数で約分します。この方法で扱うには長すぎる小数の場合は、代わりに連分数を使って見つけた最も近い分数が使われ、どちらの方法が使われたかがページに表示されます。逆に分数から小数を求める場合は筆算による割り算で計算され、これは循環する部分も正確に見つけます。循環する桁はかっこで示されるため、3分の1は0.(3)と表示されます。分母が100万を超える場合はエラーになり、循環する桁が2,000桁を超える場合は途中で打ち切られ、その旨がページに表示されます。

日数・日付・営業日

「今日からN日後」は今日を0日目として数えるため、月曜日の1日後は火曜日になります。「〇日までの日数」は、「終了日を含める」をオンにしない限り今日を数に含めません。オンにすると1日分が加算されます。営業日は土曜日と日曜日だけを除外します。祝日は国や雇用主によって異なるため、既定では除外されません。営業日計算機は例外で、1978年以降であれば、アメリカの連邦祝日を、振替休日を反映した実際の休日で除外できます。それより前の年は、誤った答えを返すのではなくエラーになります。キング牧師記念日は1986年に、ジューンティーンス(Juneteenth)は2021年に始まり、祝日が月曜日に振り替えられるルールも1970年代に固まったためです。日付が固定されている祝日が土曜日に当たる場合はその前の金曜日、日曜日に当たる場合は翌日の月曜日が休みとして扱われます。そのため、1月1日が土曜日に当たる年は12月31日が休日として扱われ、前年分としてカウントされます。この計算機は開始日と終了日の両方をカウントするため、月曜日から金曜日までは4日ではなく5営業日になります。一方、日数計算機や残り日数計算機に表示される「営業日」の欄は、2つの日付の間の日数を数えます。実際のカレンダー上の日付が使われるため、うるう年には2月29日が存在し、「クリスマスまでの日数」のようなプリセットは、今年の日付を過ぎると来年の日付に切り替わります。日付の計算にはお使いの端末のローカル日付が使われます。クローラーに見える行はサーバー側でUTCで計算されたものですが、ページが読み込まれるとすぐにローカルの値に置き換わります。

時間と所要時間

「N時間前」と「N時間後」は、お使いの端末の時計に対して、正確にN×60分を加算または減算します。そのため、サマータイムの切り替えをまたぐ場合、時計の表示時刻は単純なN時間のずれとは異なることがあります。日付をまたぐ2つの時刻の間の所要時間は、翌日にかかるものとして扱われます。小数の時間は分を60で割った値なので、90分は1.5時間になります。

時間の単位換算

秒・分・時間・日・週の換算は正確です。1か月は30.44日(365.25を12で割った値)、1年は365.25日として扱われます。これは4年に一度のうるう年を含む平均値です。この2つは近似値であり、暦の長期的な平均は365.2425日で、1年あたり約11分少なくなります。

分子量

化学式は、入れ子になったかっこと水和物のドット(CuSO4·5H2O)に対応して解析されます。原子量はIUPACの簡略値を使用しており、通常は有効数字4〜5桁のため、結果もおおよそその精度になります。同位体には対応していません。閉じかっこは、それに対応する開きかっこと一致している必要があり、水和物のドットは両側に化学式が必要です。添字が0の場合は、何もなかったものとして無視せず、エラーになります。元素ごと、および全体で100万原子を超える化学式もエラーになります。CaSO4·0.5H2Oのような分数の水和物は認識されますが、化学式の前に付ける反応係数(2H2Oなど)は、モル質量が物質1単位分を表すものであるため、受け付けません。

モル・質量・粒子数

モル数は、質量(グラム)をモル質量(グラム毎モル)で割った値です。逆方向の計算は、同じ掛け算を逆にしたものです。グラム⇔モル計算機は、モル質量を、入力した化学式か、入力した数値のどちらかから取得し、選択した方だけを読み取ります。粒子数は、モル数にアボガドロ定数 6.02214076 × 10²³(定義上正確な値)を掛けたものです。質量や量が負の値である場合は、実在しない量であるためエラーになります。0は有効な答えとして扱われます。コンピューターが扱える範囲を超えて大きすぎる、または小さすぎる結果は、数値としてではなく、その旨の文言で表示されます。粒子数を含む、非常に大きい、または非常に小さい結果はすべて科学的記数法で表示されます。

平均原子量

各同位体の質量に、入力された存在比の合計に対するその割合を掛け、それらの積を合計します。存在比はパーセントとしてのみ読み取られます。0.778のような値は0.778%として扱われ、77.8%の割合として扱われることはありません。どちらの意味かを推測で判断することは安全にできないためです。存在比の合計が100にならない場合でも、平均原子量計算機は各行の値を入力された合計で割って計算を行い、そうしたことを画面上に表示します。その結果は、入力された同位体の加重平均であり、これがその元素の本当の原子量になるのは、すべての同位体を入力した場合に限られます。合計が100から0.5ポイント以内であれば、100として扱われます。0未満または100を超える存在比、0以下の質量、そして一部だけ入力された行は、平均せずエラーになります。答えは常に、入力した中で最も軽い同位体と最も重い同位体の間の値になります。

陽子・中性子・電子

陽子の数は原子番号と同じです。電子の数は原子番号から電荷を引いた値です(陽イオンは電子を失った状態です)。中性子の数は質量数から原子番号を引いた値です。陽子・中性子・電子計算機は、あえて質量数を推測しません。周期表に載っている質量は存在比による加重平均であり、それを四捨五入しても、最も多く存在する同位体を確実に言い当てられるとは限らないためです。たとえば銅の63.546は64に丸められますが、自然界で実際に最も多く存在するのは銅63です。質量数を空欄のままにすると、中性子の数は算出されません。ボタンを押すと、多くの教科書が想定する答えである、周期表の値を四捨五入した数値が自動入力され、結果のタイル自体にそれが推定値であることが表示されます。質量数が原子番号より小さい場合はエラーになります。原子は最初に持っている数より多くの電子を失うことはできないため、原子番号より大きい正電荷も同様にエラーになります(電子を1つ残すLi²⁺は問題なく使用できます)。元素は、記号・名前・原子番号のいずれでも、大文字小文字を区別せずに照合されます。また、IUPAC名に加えて、aluminum、cesium、sulphur、phosphorousといったつづりも受け付けます。

丸めと表示

「小数点以下の桁数」を「自動」にすると、小数点以下は最大4桁まで表示され、末尾の0は省略されます。非常に小さい数値は0に丸められてしまわないよう、代わりに有効数字4桁で表示されます。小数点以下の桁数を固定で指定すると、その桁数になるまで0が埋められます。「コピー」ボタンは、桁区切りのない単純な数値としてコピーするため、表計算ソフトにそのまま貼り付けられます。結果がJavaScriptで扱える最大の数値を超えてしまった場合は、空欄を表示する代わりに、値が大きすぎて正確に平均を計算できない旨が表示されます。

結果が合わないときは

メール hello@avgcalc.com 宛てに、該当のページ、入力した内容、そして期待していた答えをお知らせください。計算のコードは自動テストでカバーされており、誤りが見つかった場合はテストを追加して、修正が保たれるようにしています。