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📊 Arithmetic Geometric Harmonic Mean 計算機

專業免費的 Arithmetic Geometric Harmonic Mean 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
3 mean of 5 values
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算機的用途

這個工具會接收一組數字,並算出數學與統計學上三種經典的「平均數」:算術平均數、幾何平均數與調和平均數,同時還會列出中位數、最小值與最大值。由於這些都是純粹且無單位的數學運算,無論在哪裡使用結果都完全相同,也不需要做任何單位換算。

使用方式

把你的資料輸入或貼到輸入框中,數字之間以逗號、空格或換行分隔即可——例如 4, 8, 16,或每行填一個數值。空白或非數字的項目會自動略過,n 代表有效數字的個數。你還可以選擇顯示的有效位數(這只會影響結果的四捨五入呈現,不會改變實際的運算)。

公式說明

算術平均數是把所有數值相加後再除以 n。幾何平均數是把所有數值相乘後取 n 次方根;實際運算上是以 exp(自然對數的平均值)來計算,因此只有在每個數值都為正數時才有意義。調和平均數則是 n 除以所有數值倒數的總和,所以每個數值都不能為零。中位數是把數值排序後取中間的那一個(當 n 為偶數時,取中間兩個數值的平均)。

\begin{gathered} A = ((1) ÷ (n))\sum_{i=1}^{n} x_i, \qquad G = \sqrt[n]{\prod_{i=1}^{n} x_i}, \qquad H = ((n) ÷ (\sum_{i=1}^{n} ((1) ÷ (x_i)))) \\[1.5em] where ≤ft{ \begin{aligned} x_i &= Data values \\ n &= count of values \end{aligned} \right. \end{gathered}

實例演算

以資料 1, 2, 3, 4, 5(n = 5)為例:算術平均數 = 15/5 = 3;幾何平均數 = 120^{1/5} ≈ 2.605171085;調和平均數 = 5 / (1 + 0.5 + 0.333\ldots + 0.25 + 0.2) ≈ 2.189781022;中位數 = 3;最小值 = 1;最大值 = 5。可以看到 2.1898 ≤ 2.6052 ≤ 3,正好驗證了「算術平均數 ≥ 幾何平均數 ≥ 調和平均數」的不等式關係。

當平均值分化時:情景比較

三種古典平均值只在資料集中每個數值都相同時才重合。一旦數值開始分散,算術平均數(AM)位於最高,調和平均數(HM)位於最低,幾何平均數(GM)介於兩者之間。分散越大,間隙越大。下表顯示了幾個實際資料集,每個平均值均計算到4位小數。

資料集 特徵 算術平均(A) 幾何平均(G) 調和平均(H) A − H 間隙
5, 5, 5, 5 全部相等 5.0000 5.0000 5.0000 0.0000
2, 4, 6, 8 均勻分佈 5.0000 4.4267 3.8400 1.1600
1.05, 1.10, 1.20 增長因子 1.1167 1.1146 1.1125 0.0042
1, 10, 100 高度偏斜 37.0000 10.0000 2.7027 34.2973
40, 60 兩個速度(km/h) 50.0000 48.9898 48.0000 2.0000

注意數值相等的列:三個平均值都正好是5,間隙為零。「1, 10, 100」列是相反的極端情況——數值跨越兩個數量級,所以算術平均數(37)由最大值主導,而調和平均數(≈2.70)被拉向最小值。幾何平均數(正好是10)位於乘法標度的中心。

選擇正確的平均數

每種平均數回答不同的問題,使用錯誤的平均數可能會產生誤導的「平均值」。選擇取決於基礎數量如何組合。

  • 算術平均數(A)——用於加性數量,其中總數有意義:測試分數、身高、溫度、每日計數或金額。它是重複 n 次時給出與資料相同總和的值。
  • 幾何平均數(G)——用於乘性數量、比率和複合增長:投資報酬率、人口或收入增長率、指數和任何按時間百分比變化衡量的量。用幾何平均數對增長因子(例如1.05、1.10、1.20)求平均會給出再現相同累積結果的恆定比率——這與複合年增長率背後的邏輯相同。
  • 調和平均數(H)——當對相對於固定數量定義的速率求平均時使用:等距平均速度、投資組合中的本益比(P/E)或燃油效率。如果你以40 km/h駕駛一段距離,然後以60 km/h駕駛等距離的另一段,你的平均速度是調和平均數48 km/h,而不是算術平均數50 km/h。

對於任何正數列表,平均值總是滿足不等式

A ≥ G ≥ H,
其中等號成立只有當每個數值都相同時。資料中的分散越大,這些間隙就越寬——這就是為什麼幾何平均數是複合報酬的保守選擇,調和平均數是當緩慢速率應該有更重權重時的正確(最低)選擇。

這是關於統計平均值的通用教育資訊,而不是專業財務建議。當數字涉及投資或業務決策時,請諮詢合格的專業人士。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼幾何平均數顯示為 N/A?
當任一數值為負數時,乘積的 \(n\) 次方根在實數範圍內沒有定義,因此工具會把負數輸入標示出來。而只要出現一個 0,乘積(以及幾何平均數)就會變成 0。
為什麼有 0 就無法算調和平均數?
調和平均數要除以所有數值倒數的總和,而 \(1/0\) 為無限大,所以只要任一數值為 0,調和平均數就無法定義。
我該用哪一種平均數?
處理可相加的數量時用算術平均數;處理成長率或比率時用幾何平均數;要對速率(例如速度)取平均時則用調和平均數。