平均への回帰

全員が安定した真の実力を持っていますが、実際の得点には運の要素も加わります。得点のばらつきのうち、実力と運がそれぞれどれくらいを占めるか設定してみてください。そして、ある基準で集団を選び出し、次回の測定でどのような結果になるか観察しましょう。このページでは、正確な期待値の変化を計算し、シミュレーションによって視覚的に示します。グラフの下にある表で、その具体的な計算過程を確認できます。

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レッスン

理論 — 平均への回帰

測定値が真の実力と独立した運の足し合わせである場合、同一人物による二回の測定結果の相関は r = σS² ÷ (σS² + σL²) となります。これは分散全体のうち、実力が占める割合です。ある測定で極端な得点を出した集団を選び出すと、もう一方の測定での予想得点は μ + r(x̄ − μ) になります。平均からの距離に r を掛けた値です。これが 平均への回帰 です。これには何の物理的な原因も必要なく、時間的に両方向に働き、全体のばらつきが縮小する必要もありません。実際、ここでもばらつきは一定に保たれています。

各記号の意味

r
二回の測定間の相関であり、分散のうち実力が占める割合。1は運の要素がゼロ、0はすべて運であることを意味する
σ_S
母集団における真の実力のばらつき
σ_L
一回の測定における運のばらつき
μ
母平均であり、集団が回帰していく目標点
λ
逆ミルズ比。選択された集団の平均は μ から標準偏差 λ 個分離れた位置にあるため、上位集団の場合は μ + σλ となる

実力は落ちていないのに、上位者の成績は下がる 🖖

上位10%、r = 0.5 を押してみてください。初回に最高得点を出した人たちの平均は124.8点ですが、二回目は 112.4 点になると予想されます。誰も実力を落としてはいません。ただ、この上位10%は全体に比べて実力が高かっただけでなく、運にも恵まれていただけなのです。二回目のテストでも実力はそのままですが、運の要素は新しく引き直されます。二回目の予想得点は μ + r(x̄ − μ) です。r = 0.5 の場合、平均から離れていた分の半分だけが残ります。完全な信頼性 を押すと、失う運がないため何も変化しません。完全な運 を押せば、維持できる実力がないため、集団の平均は100点まで完全に逆戻りします。

全く効果のない指導でも下位者には効いたように見える 🖖

下位10%への指導 を押してみてください。最も点数の低かった人たちに効果が完全にゼロの指導を行うと、次のテストでは 12.4点 も成績が上がります。対照群を用意しない限り、前回の最下位集団にどんな家庭教師や補習、あるいは新しい指導者をあてがったとしても、実際以上の効果があるように見えてしまいます。ダニエル・カーネマンは、着陸に失敗した訓練生を怒鳴りつけると次はうまくいき、うまく着陸したあとに褒めると次は失敗すると思い込んでいる飛行教官の逸話を紹介しています。どちらも単に、成績が全体の平均に向かって戻っていただけなのです。対照群との比較 を押してください。下位集団の半分にだけ指導を行い、残りの半分には何もしません。結果はどちらの集団も約12点成績が上がります。指導の本当の効果を測る唯一の正しい指標は両者の差ですが、それは ゼロ になることが予想されます。

時間を遡っても働き、誰かが平均に近づき続けているわけではない 🖖

親子の身長 を押してください。上位10%の高身長な親の平均は187.4 cmですが、その子どもたちの予想平均は181.2 cmになります。フランシス・ゴールトンは1886年に親と成人した子どもの身長データを発表し、これを「平凡への回帰」と呼びました。今度は 身長、時間を逆行 を押してください。代わりに最も背の高い子どもたちを選ぶと、親の予想平均は彼らよりも低くなります。親と子で身長のばらつきが同じというこのモデルでは、戻る量も全く同じです。つまり、これは時間とともに人々を平均に引き寄せるような力ではありません。全体のばらつきが縮小することもありません。表を見ると、どちらの測定でもばらつきは7.09 cmと7.10 cmでほぼ同じです。極端な結果を出す人は毎回別の極端な人に置き換わります。その時々で幸運に恵まれる人が違うからです。

全プロセスの詳細解説

  1. 上位10%はどこまで下がるのか 5 ステップ

    あるテストの平均点は100点です。真の実力のばらつきは10、一回の受験における運のばらつきも10です。 初回のテストで上位10%に入った人たちがもう一度テストを受けます。初回の平均点と、二回目の予想平均点を求めてください。確認するには 上位10%、r = 0.5 を押します。

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    1. 受験間の相関は分散のうち実力が占める割合であり、全体のばらつきは以下の通りです。

    2. 上位10%は90パーセンタイル、つまり平均から標準偏差 1.2816 個分上の位置から始まります。

    3. そのカットオフ値より上にいる全員の平均は、正規分布曲線のその位置での高さと裾の面積から計算できます。

    4. 二回目の受験では、予想平均は μ からの距離の r の割合だけを維持します。

    5. したがって、集団の平均は次の値だけ下がると予想されます。

    解答

    上位10%の平均点は初回が 124.8 点で、二回目は 112.4 点になると予想されます。誰の実力も変わっていないのに、12.4点も下がるのです。彼らの真の実力の平均は、最初からずっと112.4点だと予想されます。初回に彼らを選び出した幸運は二度目は起こらないため、二回目の受験結果がその幸運によって歪められることはありません。