Класс 11 → Вероятность и статистика ↓
Фигуры
Статистика — это увлекательная ветвь математики, которая занимается сбором, анализом, интерпретацией, представлением и организацией данных. В математике 11-го класса статистика играет важную роль, помогая ученикам понять, как работать с данными осмысленно. В этом всестороннем руководстве мы изучим основные концепции статистики, включая сбор данных, меры центральной тенденции (такие как среднее, медиана и мода), разброс данных (такие как размах, дисперсия и стандартное отклонение) и представление данных через различные виды графиков.
Сбор данных
Сбор данных — это основной этап в статистике. Это процесс, в котором мы собираем информацию или цифры из различных источников. Данные можно получить из опросов, экспериментов, наблюдений и существующих записей. Эта собранная информация представляется в форме, которая может быть проанализирована для принятия решений или предсказания.
Существуют два основных типа данных:
- Качественные данные: Этот тип данных является описательным и показывает характеристики или качества. Например, цвета машин на парковке (красный, синий, черный).
- Количественные данные: Этот тип данных является числовым и измеряет величины. Например, рост учеников в классе (150 см, 160 см, 175 см).
Пример сбора данных
Предположим, мы хотим собрать данные о том, сколько часов в неделю занимаются ученики 11-го класса. Мы могли бы провести опрос и спросить у каждого учащегося, сколько часов они проводят за учебой. Наши собранные данные могли бы выглядеть так:
{5, 7, 8, 4, 10, 6, 7, 9, 3, 5}
Меры центральной тенденции
Меры центральной тенденции — это статистические показатели, которые описывают центр набора данных. Они предоставляют одно значение, представляющее середину данных, что позволяет легко понять данные с первого взгляда.
Среднее значение
Среднее — это арифметическое среднее набора данных.
Чтобы вычислить среднее значение, мы суммируем все числа, а затем делим на количество чисел.
Формула
Среднее = (Сумма всех значений данных) / (Количество значений данных)
Пример
Рассмотрим набор данных часов учебы: {5, 7, 8, 4, 10, 6, 7, 9, 3, 5}
Сначала мы суммируем все часы: 5 + 7 + 8 + 4 + 10 + 6 + 7 + 9 + 3 + 5 = 64
.
Затем делим общую сумму на количество наблюдений (10):
Среднее = 64 / 10 = 6.4
Медиана
Медиана — это среднее значение набора данных, когда числа расположены в порядке возрастания.
Этапы нахождения медианы
- Расположите числа в порядке возрастания.
- Если количество наблюдений нечетное, то медиана — это среднее число.
- Если количество наблюдений четное, то медиана — это среднее двух средних чисел.
Пример
Используя тот же набор данных учебных часов: {5, 7, 8, 4, 10, 6, 7, 9, 3, 5}
Шаг 1: Расположите данные в порядке возрастания: {3, 4, 5, 5, 6, 7, 7, 8, 9, 10}
Шаг 2: Поскольку мы имеем четное количество точек данных (10), медиана — это среднее 5-го и 6-го значений:
Медиана = (6 + 7) / 2 = 6.5
Мода
Мода — это значение, которое встречается чаще всего в наборе данных.
Пример
Снова, используя наш набор данных учебных часов: {5, 7, 8, 4, 10, 6, 7, 9, 3, 5}
Наблюдая данные, числа 5 и 7 оба появляются дважды. Таким образом, наш набор данных имеет две моды: 5
и 7
. В этом случае набор данных является бимодальным.
Меры разброса
В то время как меры центральной тенденции описывают центр набора данных, меры разброса описывают, насколько данные разбросаны от центра. Понимание разброса помогает оценить, насколько хорошо среднее значение представляет данные.
Размах
Размах — это простая мера разброса, которая представляет собой разницу между наибольшим и наименьшим значением в наборе данных.
Формула
Размах = Наибольшее значение - Наименьшее значение
Пример
Из нашего набора данных учебных часов: {3, 4, 5, 5, 6, 7, 7, 8, 9, 10}
, наибольшее значение — 10
, а наименьшее — 3
.
Размах = 10 - 3 = 7
Дисперсия
Дисперсия измеряет, насколько далеко набор чисел распределен от своего среднего значения.
Формула
Дисперсия (σ^2) = (Σ(X - Среднее)^2) / N
где Σ
— сумма, X
— каждое значение данных, Среднее
— арифметическое среднее, а N
— количество значений данных.
Пример
Используя наш набор данных: {5, 7, 8, 4, 10, 6, 7, 9, 3, 5}
со средним 6.4:
Дисперсия = [(5-6.4)^2 + (7-6.4)^2 + (8-6.4)^2 + (4-6.4)^2 + (10-6.4)^2 + (6-6.4)^2 + (7-6.4)^2 + (9-6.4)^2 + (3-6.4)^2 + (5-6.4)^2] / 10 = [1.96 + 0.36 + 2.56 + 5.76 + 12.96 + 0.16 + 0.36 + 6.76 + 11.56 + 1.96] / 10 = 44.8 / 10 = 4.48
Стандартное отклонение
Стандартное отклонение — это квадратный корень из дисперсии и предоставляет меру среднего расстояния от среднего значения.
Формула
Стандартное отклонение (σ) = √Дисперсия
Пример
Используя рассчитанную нами дисперсию, 4.48:
Стандартное отклонение = √4.48 ≈ 2.12
Представление данных
Визуальное представление данных может помочь ясно понять и донести информацию. Давайте рассмотрим некоторые общие графические представления данных.
Столбчатая диаграмма
Столбчатые диаграммы используются для представления категориальных данных с прямоугольными столбцами, показывающими частоту различных категорий.
Пример
Предположим, мы собрали данные о любимых предметах студентов:
- Математика: 8 студентов
- Наука: 5 студентов
- Английский: 4 студента
Гистограмма
Гистограммы похожи на столбчатые диаграммы, но используются для непрерывных данных. Данные разделяются на интервалы, и каждому интервалу соответствует вертикальная полоса.
Пример
Для нашего набора данных учебных часов гистограмма может выглядеть следующим образом:
Круговые диаграммы
Круговые диаграммы показывают, как целое разделено на части, отображая данные в виде круговой диаграммы, разделенной на секции.
Пример
Рассмотрим круговую диаграмму, показывающую распределение предпочтений класса по различным видам спорта:
- Футбол: 40%
- Баскетбол: 30%
- Бейсбол: 20%
- Другие: 10%
Заключение
Статистика — это важная часть математики, которая позволяет нам анализировать и понимать окружающий мир с помощью данных. Поняв, как собирать данные, определять их центральную тенденцию и разброс, а также визуально представлять их, мы можем получать инсайты и принимать обоснованные решения. Независимо от того, готовитесь ли вы к экзамену или применяете эти навыки в повседневной жизни, статистическое мышление развивает рациональный подход к интерпретации информации и формулированию выводов.