أ.د .يوسف محمد السوالمه جامعة اليرموك الموضوع الأول :مفاهيم أساسية في الإحصاء 2 .1مراجعة مقاييس النزعة المركزية Measures of central tendency تستخدم مقاييس النزعة المركزية لوصف موقع التوزيع الإحصائي لمجموعة من البيانات. وفي العادة تتجمع البيانات حول نقاط متوسطة تمثل مركز التوزيع وتسمى بالمتوسطات أو مقاييس النزعة المركزية .وهناك عدة مقاييس للنزعة المركزية ،ومن أهم تلك المقاييس وأوسعها انتشاراً الوسط الحسابي والوسيط والمنوال. أ .المنوال Mode يعرف المنوال لمجموعة من البيانات بأنه القيمة الأكثر تكراراً .فالقيمة ذات أعلى تكرار هي المنوال .فالمنوال لمجموعة القيم ( ) 5, 6, 8, 4, 9, 6, 7, 7, 6هو القيمة 6لأن تكرارها يساوي 3وهو أعلى تكرار .ويتميز المنوال بأنه من أسهل مقاييس النزعة المركزية سواء في فكرته أو في إيجاد قيمته .كما أنه لا يتأثر بالقيم المتطرفة أو الشاذة وهو الوحيد من مقاييس النزعة المركزية الذي يمكن استخدامه في وصف البيانات التي تقاس بمقياس اسمي. ب .الوسيط Median يعرف الوسيط بأنه القيمة التي تنصف التوزيع أي هو القيمة التي تقع في منتصف القيم بعد ترتيبها تصاعدياً أو تنازلياً .فالوسيط هو القيمة التي تتوسط القيم بعد ترتيبها .ولمعرفة الوسيط لمجموعة من القيم لا بد من ترتيب تلك القيم ثم تحديد القيمة التي تقع في المنتصف .وستكون هناك قيمة واحدة في المنتصف عندما يكون عدد القيم فردياً وتكون تلك القيمة هي الوسيط .وستكون هناك قيمتان في المنتصف عندما يكون عدد القيم زوجياً ويكون الوسيط هو ناتج جمعهما مقسوماً على . 2 مثال: ما الوسيط للبيانات 10, 15, 12, 18, 19, 20, 16 :؟ الحل: أولاً :يتم ترتيب البيانات10, 12, 15, 16, 18, 19, 20 : ثانياً :يلاحظ أن عدد القيم يساوي 7وهو عدد فردي ،وأن هناك قيمة واحدة في المنتصف هي 16وهي الوسيط ،وأن عدد القيم التي تزيد على 16يساوي عدد القيم التي تقل عن . 16 ويتميز الوسيط بأنه لا يتأثر بالقيم المتطرفة أو الشاذة لذلك هو مقياس النزعة المركزية المناسب في حالة وجود قيم متطرفة. ج .الوسط الحسابي Mean يعد الوسط الحسابي أكثر مقاييس النزعة المركزيةة اسةتخداماً وأهميةة ،لأنةه يتمتةع بكثيةر مةن المزايا ويدخل في حساب مقاييس إحصائية أخرى .ويعرف الوسط الحسابي لمجموعةة مةن البيانةات بأنه مجموع تلك البيانات مقسوماً على عةددها ،ويرمةز لةه بةالرمز Xإذا حسةب مةن بيانةات العينةة وبالرمز μإذا حسب من بيانات المجتمع .أي أن مجموع القيم الوسط الحسابي لمجموعة من القيم = عدد القيم 1
أ.د .يوسف محمد السوالمه جامعة اليرموك وبالتالي فإن الصورة العامة للوسط الحسابي بالرموز هي: في حالة العينة…………… ̅X = X n والقيمة التقديرية لوسط المجتمع هي…………… μ̂ = ̅X = X n مثال: أحسب الوسط الحسابي للبيانات . 4, 5, 8, 9, 6, 8, 2 : الحل: الوسط الحسابي بحسب المعادلة السابقة هو = ̅X 4+5+8+9+6+8+2 42 =6 =7 7 ويلاحظ أنه إذا تم استبدال كل قيمة من القيم بالوسط الحسابي لتلك القيم فإنه لا يتغيةر مجموعهةا .أي أن مجموع القيم يساوي عدد القيم ضرب الوسط الحسةابي لهةا .كمةا يلاحةظ أن هنةاك قةيم تقةل عةن الوسط وهناك قيم تزيد على الوسط .ودائما يكون مجموع انحرافات القيم عن وسطها الحسابي يساوي صفراً .لذلك ينظر للوسط الحسابي باعتباره نقطة اتزان او مركز ثقل التوزيع .فالانحرافات للقيم فةي المثال السابق عن الوسط الحسابي والذي قيمته 6هي . -2, -1, +2, +3, 0, +2, -4:وتتضمن هةذه الانحرافات انحرافات سالبة للقةيم التةي تقةل عةن الوسةط ،وانحرافةات موجبةة للقةيم التةي تزيةد علةى الوسط ،وبالمحصلة يكون المجموع للانحرافات عن الوسط الحسابي صفراً. ويعد الوسط الحسابي أكثر مقاييس النزعة المركزية استقراراً .فهو الأقل تأثراً بتغيير مفردات العينة .وهذا يبرر كثرة استخدامه في البحوث التربوية والاجتماعية على مسةتوى كةل مةن الإحصةاء الوصفي والإحصاء الاستدلالي .ويؤخذ علةى الوسةط الحسةابي تةأثره بةالقيم المتطرفةة حية ينجةذب بإتجاه تلك القيم .ويؤدي استخدامه في حالة وجود قيم متطرفة إلى إعطاء وصف غير دقيق للبيانةات المدروسة .ويقصد بالقيمة المتطرفة تلك التي تزيد بشكل كبير أو تقل بشكل كبير عن بقية القيم. وبالاعتماد على مفهوم الوسط الحسابي فإنه إذا كان لدينا عينتين ،حجم الأولى n1وحجم الثانية n2وكان الوسطان لهما هما X2 ، X1فإن الوسط الحسابي للعينتين معاً يحسب من المعادلة التالية: X = n1 x1 + n2 x2 n1 + n2 ويسمى الوسط في هذه الحالة \" الوسط الموزون \" . Weighted mean مثال: إذا كان الوسط الحسابي لدرجات ذكاء 9بنات يساوي ،105والوسط الحسابي لدرجات ذكاء 11ولداً يساوي . 100أحسب الوسط للمجموعتين معاً. الحل: الوسط الحسابي للمجموعتين معاً حسب معادلة الوسط الموزون هو 2
X = (9)(105) + )(11)(100 = 2045 =102.25 9+ 11 20 ويلاحظ أن الوسط الموزون أو الكلي ( )102.25أقرب إلى وسط الأولاد ( )100منه إلى وسط البنات ( ،)105وذلك لأن وزن وسط الأولاد أكبر من وزن وسط البنات. .2مراجعة مقاييس التشتت Measures of dispersion إن اقتصار وصف التوزيع الإحصائي لمجموعة من البيانات على مقاييس النزعة المركزية لا يعطي صورة كاملة ودقيقة عن التوزيع .فالقيم 5, 10, 15أكثر اختلافاً فيما بينها عن القيم 9, 10, 11بالرغم من أن الوسط الحسابي للمجموعتين يساوي .10تعرف المقاييس التي تصف الاختلافات بمقاييس التشتت أو الانتشار .وتفيد هذه المقاييس في تحديد مدى تباعد أو تبعثر أو اختلاف القيم بعضها عن بعض .فالقيم المتساوية لا تشتت فيها ،أي أن القيم لكل مقاييس التشتت تساوي الصفر. وكلما تباعدت القيم فيما بينها كلما ازداد تشتتها .وينظر لمقاييس التشتت باعتبارها مقاييس أبعاد أو مسافات ،لذلك قيمها دائماً موجبة .وتنعدم مقاييس التشتت عندما تكون جميع القيم متساوية. وتشيرالقيم المنخفضة لمقاييس التشتت لمجموعة من البيانات إلى تجانس تلك البيانات واقتراب بعضها من بعض .أما القيم المرتفعة لمقاييس التشتت فتشير إلى عدم تجانسها وابتعاد بعضها عن بعض .وأفضل مقياسين للتشتت هما التباين والانحراف المعياري. أ .التباين The Variance يعرف التباين لمجموعة من البيانات بأنه الوسةط الحسةابي لمربعةات انحرافاتهةا عةن وسةطها الحسابي ،ويرمز له بالرمز S2إذا حسب من بيانات العينة وبالرمز ( σ2مربع سيجما) إذا حسب مةن بيانات المجتمع .أي أن مجموع مربعات انحرافات القيم عن وسطها الحسابي التباين لمجموعة من القيم = عدد القيم والصورة العامة للتباين هي: S2 ∑(X − )̅X 2 العينة حالة في n = …………………. في حالة المجتمعσ2 = ∑(X − μ) 2 …………………. n 3
أ.د .يوسف محمد السوالمه جامعة اليرموك مثال: أحسب التباين للبيانات . 4, 5, 8, 9, 6, 8, 2 : الحل: X X-̅X (X - X̅ )2 يبةين الجةدول المجةاور خطةوات حسةةاب التبةةاين حسةةب المعادلةةة 4 -2 4 4.3وهةةي )1( :حسةةاب الوسةةط 5 -1 1 8 +2 4 الحسابي 9 +3 9 6 00 ̅X = 42 =6 8 7 2 و( )2حساب انحرافات القيم عةن ∑ X = 42 الوسط الحسابي +2 4 و( )3حسةةةاب مربعةةةات تلةةةك -4 16 الانحرافةات ومعرفةة المجمةوع ∑(X − X̅) 2 = 38 لها ،وعليه يكون التباين هو S2 = 38/7 = 5.43 وهناك صورة أخرى من قانون التبةاين تعتمةد علةى البيانةات الخةام لا علةى الانحرافةات عةن الوسط الحسابي وهي على النحو: ( )S2 = ∑ X2 - ∑ X 2 nn ونظةةةرا لكةةةون جميةةةع قةةةيم S2أقةةةل مةةةن σ2فةةةإن القيمةةةة التقديريةةةة لتبةةةاين المجتمةةةع هةةةي σ̂2 )̅∑(X − X 2 n−1 = ويتمتع التباين بدرجة عالية من الاستقرار ولا يتأثر بالتقلبات العينية .ويؤخذ عليه أن له وحدات مربعة ولذلك تختلف وحدات التباين عن وحدات القيم الخام .ويتم التغلب على هذه المشكلة بالحصول على الانحراف المعياري وهو الجذر التربيعي للتباين. 4
ب .الانحراف المعياري The Standard Deviation يعرف الانحراف المعياري لمجموعة من البيانات بأنه الجذر التربيعي الموجب لتباينها، ويرمز له بالرمز Sإذا حسب من بيانات العينة وبالرمز ( σسيجما) إذا حسب من بيانات المجتمع. إذا كان التباين S2لمجموعة من البيانات يساوي ، 9فإن الانحراف المعياري لها يساوي √9أي .3 أي أن معرفة التباين تكفي لمعرفة الانحراف المعياري ومعرفة الانحراف المعياري تكفي لمعرفة التباين .وهذا يشير إلى أنه لمعرفة الانحراف المعياري لمجموعة من البيانات لا بد من استخدام قوانين التباين لمعرفة تباينها وإيجاد الجذر التربيعي لقيمة التباين. وتجدر الإشارة إلى أن الانحراف المعياري من اهم مقاييس التشتت وله استخدامات إحصائية كثيرة ويتميز على التباين بأن وحداته لا تختلف عن وحدات قياس القيم الخام. .3التوزيع العيني للأوساط الحسابية Sampling Distibutions التوزيع العيني للأوساط هو توزيع أوساط جميع العينات المتساوية في الحجم nالتي يتم اختيارها من مجتمع وسطه الحسابي μوانحرافه المعياري .σأي هو التوزيع الذي يتضمن الأوساط الحسابية … ���̅���������, ���̅���������, ���̅���������, ويتصف هذا التوزيع بالخصائص التالية: أ .وسطه الحسابي يساوي وسط المجتمع( وهذا يدلل على أن ���̅���تقدير غير متحيز ل μ ���������̅��� = μ ب .انحرافه المعياري(يعرف بالخطأ المعياري) يساوي الانحراف المعياري للمجتمع مقسوما على الجذر التربيعي لحجم العينة. ���������̅��� = =√������������ ������ √������ ج .يتوزع بصورة طبيعية عندما يكون توزيع المجتمع طبيعيا أو حجم العينة 30فأكثر. مثال: ليكن المجتمع هو } {4, 8فيكون الوسط الحسابي لهذا المجتمع هو μ=������+������������ =6 وانحرافه المعياري هو σ=√(������−������)������+(������−������)������=2. ������ في ما يلي جدول بجميع العينات التي حجمها 2وأوساطها الحسابية وانحرافاتها المعيارية. 5
أ.د .يوسف محمد السوالمه جامعة اليرموك الانحراف المعياري لها الوسط الحسابي لها العينة 4, 4 4 0 4, 8 6 2 8, 4 6 2 8, 8 8 0 وفيما يلي أبرز الملاحظات على الجدول: • الأوساط الحسابية تتجمع حول وسط المجتمع 6وهذا يجعل وسط العينة تقديرا غير متحيز لوسط المجتمع. • جميع الانحرافات المعيارية تقل عن أو تساوي الانحراف المعياري للمجتمع 2وهذا يبرر تعديلها للتخلص من التحيز من خلال القسمة على n-1بدلا من .n الوسط الحسابي للأوساط الحسابية 8 ،6 ،6 ،4يساوي 6أي وسط المجتمع • • الانحراف المعياري للأوساط الحسابية 8 ،6 ،6 ،4يساوي √2أي 2 مثال: √2 إذا كان الوسط الحسابي والانحراف المعياري لذكاء 25فرد هما 100و 15على الترتيب .ما قيمة الخطأ المعياري للتقدير؟ الحل: الخطأ المعياري للتقدير هو ���������̅��� = ������ = =√������������������������ ������ √������ وهذا يعني ان القيمة التقديرية لوسط المجتمع هي 100بخطأ تقديري يساوي 5 أي ان احتمال أن يكون وسط المجتمع بين 95و 105هو ( 0.68من جدول التوزيع الطبيعي) اي أن فترة الثقة للتقدير هي: )���̅��� ± ( ������1−���2��� )( ���������̅��� علما بأن قيم Zمن جدول التوزيع الطبيعي هي 1لفترة ثقة %68و 1.96لفترة ثقة %95و2.58 لفترة ثقة .%99 مثال: إذا كان الوسط الحسابي للعلامات في مساق الإحصاء 80بانحراف معياري . 6ما اقل حجم للعينة يجعل الخطا المعياري للتقدير أقل من 1؟ ���������̅��� = ������ < 1 √������ > 6 n >36 الحل: √������ مثال: إذا كان الوسط الحسابي والانحراف المعياري لذكاء 100طالب متفوق هما 110و 15على الترتيب .احسب فترة ثقة %95للوسط الحسابي لمجتمع المتفوقين. الحل :فترة ثقة %95هي: ���̅��� ± ( ������1−���2��� () )���������̅��� = ������������������ ± (������. )������������ ) ( ������������ = ������������������ ± ������. ������������ √������������������ 6
أي بين 107.06و 112.96 تمارين ومسائل .1ع ٍّرف كلاً من المصطلحات الآتية :المنوال ،الوسيط ،الوسط الحسابي ،الوسط الموزون ،التباين، الانحراف المعياري. .2احسب الوسط الحسابي والتباين والانحراف المعياري للبيانات: 8, 6, 9, 5, 4, 6, 7, 6, 8, 10 ,6 ,5 ,7 .3إذا كان الوسط الحسابي لأعمار مجموعة من طلبة الصف السادس في مدرسة ما هو 12سنة الآن .فما هو الوسط الحسابي لأعمارهم قبل سنتين من الآن؟ وما هو الوسط الحسابي لاعمارهم بعد ثلاث سنوات من الآن؟ .4إذا كان الوسط الحسابي لدرجات 21طالب في امتحان ما يساوي .80فما الوسط الحسابي لهم إذا انسحب احدهم وكانت درجته تساوي 60؟ .5إذا كانت انحرافات خمس قيم عن وسطها الحسابي هي +3, -2, -5, -3, d :فما قيمة d؟ .6فسر العبارة \"يتميز الوسط الحسابي باعتماده على جميع البيانات ولذلك ايجابيات وسلبيات\". .7ما المقياس الانسب للنزعة المركزية للبيانات المتوفرة عن مجموعة كبيرة من الطلبة الجامعيين مع تبرير الإجابة إذا كانت البيانات المتوفرة هي: ا .أسماء مناطقهم الجغرافية. ب .درجات الذكاء لهم. ج .أعمارهم. د .الدخل السنوي لاسرهم. .8إذا كان الوسط الحسابي لعشرين درجة يساوي ،50والوسط الحسابي لثلاثين درجة يساوي .40 أحسب الوسط الحسابي للخمسين درجة. .9إذا كان الانحراف المعياري لدرجات 10طلاب في امتحان ما يساوي .5فما التباين لدرجاتهم؟ وما قيمة مجموع مربعات الانحراف للدرجات عن الوسط الحسابي؟ .10إذا كانت انحرافات خمس قيم عن وسطها الحسابي هي+3, -2, -5, -3, d : فما قيمة التباين والانحراف المعياري للقيم؟ 7
أ.د .يوسف محمد السوالمه جامعة اليرموك .11إذا كان مجموع مربعات 10قيم يساوي ، 90ومجموع تلك القيم يساوي . 20احسب التباين والانحراف المعياري للقيم .وما القيمة التقديرية لتباين القيم في المجتمع الذي تمثله هذه القيم؟ .12في عينة من 100طالب تبين أن الوسط الحسابي لمعدلاتهم في التوجيهي هو 75بانحراف معياري .10أحسب فترة ثقة %95للوسط الحسابي لمعدلات الثانوية العامة. 8
Search
Read the Text Version
- 1 - 8
Pages: