Ausreißer
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Was versteht man unter Ausreißer?
Ein Ausreißer ist ein Datenpunkt, der deutlich von den übrigen Beobachtungen einer Stichprobe abweicht. Er liegt also weit außerhalb des Bereichs, in dem sich die meisten Werte konzentrieren. In der Statistik gibt es verschiedene Methoden, um Ausreißer formal zu identifizieren.
IQR-basierte Methode (Tukey-Regel)
Eine verbreitete Faustregel nutzt den Interquartilsabstand (IQR), also die Differenz zwischen dem dritten Quartil () und dem ersten Quartil (). Ein Wert gilt als Ausreißer, wenn er außerhalb der folgenden Grenzen liegt:
Ausreißergrenzen (Tukey-Regel)
Z-Score-Methode
Bei normalverteilten Daten wird häufig der z-Wert verwendet. Ein Datenpunkt gilt als Ausreißer, wenn sein z-Wert den Schwellenwert von ±2,5 oder ±3 überschreitet:
z-Wert
Dabei steht für den Mittelwert und für die Standardabweichung der Stichprobe.
Warum sind Ausreißer für statistische Analysen wichtig?
Ausreißer können statistische Kennwerte und Analyseergebnisse erheblich verzerren. Besonders der Mittelwert reagiert sehr empfindlich auf extreme Werte, während der Median deutlich robuster ist. Auch Regressionsanalysen, Korrelationen und viele weitere Verfahren können durch einzelne Ausreißer stark beeinflusst werden.
Wichtig ist: Ein Ausreißer ist nicht automatisch ein Fehler. Es gibt drei grundsätzlich verschiedene Ursachen:
- Messfehler oder Eingabefehler: Der Wert ist falsch erfasst worden und sollte korrigiert oder entfernt werden.
- Zufällige Extremwerte: Der Wert ist tatsächlich aufgetreten, aber ungewöhnlich selten. Er gehört zur Grundgesamtheit und sollte behalten werden.
- Interessante Sonderfälle: Der Ausreißer weist auf ein echtes Phänomen hin, das gezielt untersucht werden sollte.
Praxisbeispiel zu Ausreißer
In einer Befragung von acht Studierenden wird das monatliche Nettoeinkommen (in Euro) erhoben. Die Werte sind:
| Person | A | B | C | D | E | F | G | H |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Einkommen (€) | 480 | 510 | 530 | 490 | 505 | 520 | 498 | 4.200 |
Person H gibt ein Einkommen von 4.200 € an – während alle anderen zwischen 480 und 530 € verdienen. Das wirkt sich deutlich auf den Mittelwert aus: Mit Person H beträgt er rund 841 €, ohne Person H nur rund 505 €. Der Median hingegen verändert sich kaum (von 507,5 € auf 505 €).
Bevor Person H aus der Analyse ausgeschlossen wird, sollte geprüft werden: Handelt es sich um einen Eingabefehler (z. B. 420 € statt 4.200 €)? Oder ist Person H tatsächlich in einem gut bezahlten Nebenjob tätig? Je nach Antwort wird der Wert korrigiert, behalten oder bei der Auswertung gesondert behandelt.