【Excel】エクセルで四分位数・四分位範囲を求める方法(関数の使い方をわかりやすく解説)
データ分析を行うとき、平均値だけでは見えてこない「データのばらつき」を把握することが大切です。
そこで役立つのが、四分位数(しぶんいすう)と四分位範囲(IQR)という統計の概念です。
これらを使うと、データの中央付近の広がりや外れ値の存在を把握しやすくなります。
Excelには、四分位数を簡単に求められる専用の関数が用意されており、複雑な計算をしなくても手軽に分析が可能です。
この記事では、四分位数・四分位範囲の基本的な意味から、ExcelのQUARTILE関数・QUARTILE.INC関数・QUARTILE.EXC関数の使い方まで、わかりやすく丁寧に解説していきます。
統計や関数に不慣れな方でも理解しやすい内容を心がけていますので、ぜひ最後まで読んでみてください。
四分位数・四分位範囲はデータのばらつきを視覚的に把握できる強力な指標
それではまず、四分位数と四分位範囲の基本的な考え方について解説していきます。
四分位数とは、データを昇順(小さい順)に並べたとき、全体を4つに等分する3つの値のことです。
具体的には以下の3つの値を指します。
第1四分位数(Q1):下位25%の位置にある値
第2四分位数(Q2):中央値(50%の位置)にある値
第3四分位数(Q3):上位25%(全体の75%)の位置にある値
これらの値を使うことで、データが「どの範囲に集中しているのか」を明確に把握できます。
そして、四分位範囲(IQR:Interquartile Range)は、Q3からQ1を引いた値です。
四分位範囲(IQR) = Q3 − Q1
IQRはデータ全体の中央50%の広がりを示しており、外れ値の影響を受けにくいという特長があります。
平均値は極端な値(外れ値)に引っ張られやすいですが、四分位範囲はその影響を受けにくいため、データの安定したばらつきの指標として広く使われています。
また、箱ひげ図(ボックスプロット)でもQ1・Q2・Q3・IQRが活用されており、データの分布を視覚的に表現するうえで非常に重要な指標です。
| 指標 | 意味 | 位置 |
|---|---|---|
| Q1(第1四分位数) | 下位25%の境界値 | 25%点 |
| Q2(第2四分位数) | 中央値・データの中心 | 50%点 |
| Q3(第3四分位数) | 上位25%の境界値 | 75%点 |
| IQR(四分位範囲) | Q3−Q1の差・中央50%の幅 | ― |
このように、四分位数と四分位範囲を理解しておくと、データ分析の精度が格段に上がります。
ExcelのQUARTILE関数・QUARTILE.INC関数の使い方
続いては、ExcelでQ1・Q2・Q3を求めるための関数の使い方を確認していきます。
Excelには四分位数を求める関数として、主に以下の2種類が用意されています。
QUARTILE関数:旧バージョンとの互換性を持つ関数(現在はQUARTILE.INCと同等)
QUARTILE.INC関数:0%〜100%を含む(inclusive)形式で四分位数を計算する関数
現在のExcel(2010以降)では、QUARTILE.INCが推奨されていますが、QUARTILE関数も引き続き使用できます。
QUARTILE.INC関数の基本的な書式
QUARTILE.INC関数の書式は以下のとおりです。
=QUARTILE.INC(配列, 戻り値)
配列:対象となるデータの範囲(例:A1:A10)
戻り値:0=最小値、1=Q1、2=Q2(中央値)、3=Q3、4=最大値
「戻り値」の数字を変えることで、最小値から最大値まで5つの統計値を取得できます。
たとえば、A1からA10にデータが入っている場合、Q1を求めるには次のように入力します。
=QUARTILE.INC(A1:A10, 1)
Q3を求める場合は「1」の部分を「3」に変えるだけなので、非常に直感的に使えます。
実際のデータで確認してみましょう
以下のようなデータセットを例に考えてみましょう。
データ:10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100
このデータに対してQUARTILE.INC関数を適用すると、結果は以下のようになります。
| 関数の入力 | 結果 | 意味 |
|---|---|---|
| =QUARTILE.INC(A1:A10, 0) | 10 | 最小値 |
| =QUARTILE.INC(A1:A10, 1) | 32.5 | Q1(第1四分位数) |
| =QUARTILE.INC(A1:A10, 2) | 55 | Q2(中央値) |
| =QUARTILE.INC(A1:A10, 3) | 77.5 | Q3(第3四分位数) |
| =QUARTILE.INC(A1:A10, 4) | 100 | 最大値 |
このように、引数の数字を変えるだけで5段階の統計値が取得できるのが、QUARTILE.INC関数の大きな魅力です。
QUARTILE関数との違いはあるの?
QUARTILE関数とQUARTILE.INC関数は、計算結果はまったく同じです。
Excel 2010以降で関数名が整理された際に、より明示的な名称としてQUARTILE.INCが追加されたという経緯があります。
古いバージョンのExcelファイルとの互換性を重視する場合はQUARTILE関数を使う選択肢もありますが、新規で作成するファイルにはQUARTILE.INCの使用をおすすめします。
QUARTILE.EXC関数との違いと使い分けのポイント
続いては、QUARTILE.INCと対になる存在であるQUARTILE.EXC関数について確認していきます。
QUARTILE.EXC関数は、0%と100%の端点を除外(exclusive)した形式で四分位数を計算する関数です。
QUARTILE.EXC関数の書式と特徴
書式はQUARTILE.INCとほぼ同じですが、戻り値の指定範囲が異なります。
=QUARTILE.EXC(配列, 戻り値)
戻り値:1=Q1、2=Q2(中央値)、3=Q3のみ指定可能(0・4は使用不可)
QUARTILE.EXCでは、0(最小値)や4(最大値)を戻り値に指定するとエラーになります。
端点を含まない計算方式のため、統計学的に厳密な四分位数を求めたい場面に向いています。
INCとEXCで結果は変わるの?
同じデータに対してQUARTILE.INCとQUARTILE.EXCを適用すると、計算方法の違いから結果が異なる場合があります。
| 関数 | Q1の結果 | Q3の結果 |
|---|---|---|
| QUARTILE.INC | 32.5 | 77.5 |
| QUARTILE.EXC | 27.5 | 82.5 |
このように、同じデータでも関数によって異なる値が得られることを理解しておくことが重要です。
どちらが正しいというわけではなく、使用する統計手法やレポートの目的に応じて使い分けることが求められます。
どちらを使えばいいの?
業務でのデータ分析や一般的な用途にはQUARTILE.INCが適しています。
学術的・統計学的に厳密な分析にはQUARTILE.EXCを検討するとよいでしょう。
他のソフトウェア(RやPythonなど)との結果を合わせたい場合は、それぞれの計算方式を事前に確認することが大切です。
使用目的を明確にしたうえで、適切な関数を選ぶようにしましょう。
四分位範囲(IQR)をExcelで求める方法と活用例
続いては、四分位範囲(IQR)をExcelで実際に求める方法と、その活用例を確認していきます。
四分位範囲の計算自体はとてもシンプルで、Q3からQ1を引くだけです。
IQRをExcel関数で計算する手順
ExcelでIQRを求めるには、QUARTILE.INC関数を組み合わせて次のように入力します。
=QUARTILE.INC(A1:A10, 3) − QUARTILE.INC(A1:A10, 1)
この1つの数式で、Q3とQ1の差であるIQRを直接求めることができます。
先ほどの例(10〜100のデータ)で計算すると、IQR = 77.5 − 32.5 = 45となります。
この「45」という値が、データの中央50%がどれくらいの範囲に収まっているかを示しています。
外れ値の検出にIQRを活用する
IQRの重要な活用例として、外れ値(異常値)の検出があります。
統計学では、以下の範囲を外れる値を外れ値として扱うことが一般的です。
外れ値の判定基準(テューキーのフェンス)
下限:Q1 − 1.5 × IQR
上限:Q3 + 1.5 × IQR
この範囲を外れる値が外れ値(アウトライア)の候補として扱われます。
Excelではこの計算もすべて関数で表現できるため、大量のデータでも素早く外れ値の候補を特定できます。
箱ひげ図との組み合わせで分析をさらに深める
Excel 2016以降では、箱ひげ図(ボックスプロット)を標準機能として作成できます。
箱ひげ図はQ1・Q2・Q3・IQR・外れ値をすべて1つのグラフで視覚化できる非常に便利なチャートです。
四分位数をQUARTILE.INC関数で求めたうえで箱ひげ図を作成すると、データの分布を直感的に理解しやすくなります。
データ分析の報告書やプレゼンテーションにも活用できる強力な組み合わせですので、ぜひ試してみてください。
| 活用場面 | 使用する関数・手法 |
|---|---|
| Q1・Q2・Q3の算出 | QUARTILE.INC関数(戻り値1〜3) |
| 四分位範囲(IQR)の算出 | QUARTILE.INC(範囲,3)−QUARTILE.INC(範囲,1) |
| 外れ値の検出 | テューキーのフェンス(Q1−1.5×IQR / Q3+1.5×IQR) |
| データ分布の可視化 | 箱ひげ図(Excel 2016以降で標準対応) |
まとめ
この記事では、Excelで四分位数・四分位範囲を求める方法について解説しました。
四分位数(Q1・Q2・Q3)は、データを4等分する統計的な指標であり、データのばらつきや中心的な傾向を把握するために非常に役立ちます。
ExcelではQUARTILE.INC関数・QUARTILE.EXC関数を使うことで、簡単に各四分位数を求めることができます。
また、Q3からQ1を引いた四分位範囲(IQR)は、外れ値の検出や箱ひげ図の作成にも活用できる便利な指標です。
関数の戻り値を変えるだけで様々な統計値が得られるため、一度使い方を覚えてしまえば日々のデータ分析がぐっとスムーズになるでしょう。
ぜひ今回の内容を参考に、実際のExcelファイルで試してみてください。