Statistics and Probability STAT 303 PDF
Document Details
Uploaded by SignificantOnyx
Technical College of Telecom & Information - Jeddah
1445
Dr. Turki Alotibi
Tags
Summary
These are lecture notes for a Statistics and Probability course (STAT 303) taught in General Studies Department at Technical College of Telecom & Information in Jeddah, Saudi Arabia, during the academic year 1445H. The document covers descriptive statistical measures, introduction, measures of central tendency (mean, median, mode), measures of dispersion (range, variance, standard deviation), and examples.
Full Transcript
KINGDOM OF SAUDI ARABIA Technical and Vocational Training Corporation Technical College of Telecom & Information – Jeddah General studies department المملك ـ ــة العربي ــة السعوديـ ــة والمهن التقن المؤسسة العامة للتدريب ي ي الكلية التقنية لالتصاالت والمعلومات بجدة قسم الدراسات العا...
KINGDOM OF SAUDI ARABIA Technical and Vocational Training Corporation Technical College of Telecom & Information – Jeddah General studies department المملك ـ ــة العربي ــة السعوديـ ــة والمهن التقن المؤسسة العامة للتدريب ي ي الكلية التقنية لالتصاالت والمعلومات بجدة قسم الدراسات العامة اإلحصاء واالحتماالت Statistics and Probability STAT 303 هـ1445 العام التدريبي Presented by Dr. Turki Alotibi Department of General Studies الفصل الثاني nd 2 Chapter المقاييس اإلحصائية الوصفية Descriptive Statistical Measures Introduction مقدمة المقاييس اإلحصائية الوصفية مقاييس النزعة المركزية الوسط الحسابي الوسيط المنوال مقاييس التشتت المدى التباين االنحراف المعياري مقاييس النزعة املركزية مقاييس النزعة المركزية في حالة البيانات غير المبوبة أوالا :الوسط الحسابي Arithmetic Mean يعرف الوسط الحسابي لمجموعة من البيانات بأنه حاصل جمعها مقسوما ً على عددها. يرمز للوسط الحسابي بالرمز ( μيقرأ ميو) ليمثل متوسط المجتمع أو بالرمز ( 𝑥ҧيقرأ 𝑥 بار) ليمثل متوسط العينة. حساب الوسط الحسابي في حالة البيانات غير المبوبة مثال ()1-2 احسب الوسط الحسابي لألجور اليومية بالدوالر للعينة التالية المكونة من خمس عمال بإحدى القطاعات؟ 60 90 80 70 50 مثال ()2-2 احسب الوسط الحسابي للبيانات االتية والتي تمثل عدد أيام الغياب خالل ربع سنة لعينة عشوائية مكونة من 7موظفين بإحدى الشركات؟ 6 9 5 7 3 2 10 مثال ()3-2 احسب الوسط الحسابي للبيانات التالية: 14 12 17 15 10 13 11 16 مثال ()4-2 مؤسسة لديها 6مصانع موزعة في مناطق مختلفة إلنتاج نفس المنتج وتبلغ السعة اإلنتاجية للوحدات من هذا المنتج في هذه المصانع كما يلي: 1200 2500 3500 1000 2000 3000 احسب متوسط إنتاج الشركة من هذا المنتج؟ ثانيا ا :الوسيط Median هو القيمة العددية التي تقسم البيانات إلى قسمين متساويين بعد ترتيبها تصاعديا ا أو تنازليا ا. أو يمكن تعريف الوسيط بأنه القيمة الواقعة في المنتصف بعد ترتيبها تصاعديا ا أو تنازليا ا. ويرمز له بالرمز m حساب الوسيط في حالة البيانات غير المبوبة إذا كانت القيم العددية فردية نتبع الخطوات التالية: إذا كانت القيم العددية زوجية نتبع الخطوات التالية: -1نرتب البيانات حسب قيمها إما تصاعديا ا أو تنازليا ا. -2نختار القيمة الواقعة في المنتصف. -1نرتب البيانات حسب قيمها إما تصاعديا ا أو تنازليا ا. -2نختار القيمتين الواقعة في المنتصف ومن ثم نوجد متوسطها (اجمع القيمتين واقسمها على .)2 مثال ()5-2 أوجد وسيط األجور اليومية بالدوالر للعينة التالية: 100 60 90 80 70 50 مثال ()6-2 أوجد وسيط األجور اليومية بالدوالر للعينة التالية: 60 90 80 70 50 مثال ()7-2 أوجد الوسيط للبيانات التالية: 5 7 4 مثال ()8-2 أوجد الوسيط للبيانات التالية: 5 6 8 9 مثال ()9-2 إذا كان سعر االقفال لسهم إحدى الشركات (بمئات الرياالت) في إحدى البورصات خالل خمس أيام كما هو موضح بالجدول التالي: الخامس 2.3 الرابع 1.7 الثالث 2.1 الثاني 1.9 األول 2 أوجد الوسيط لسعر إقفال سهم هذه الشركة؟ اليوم سعر إقفال السهم (بمئات الرياالت) ثالثا ا :المنوال Mode هو قيمة المفردة التي تتكرر أكثر من غيرها. أو يمكن تعريف المنوال بأنه القيمة أو الصفة األكثر تكرارا ا. ويرمز له بالرمز D حساب المنوال في حالة البيانات غير المبوبة يمكن حسابه باستخدام التعريف مباشرة. ملاحظة: قد يكون هناك منوال واحد أو أكثر كما أنه قد ال يوجد منوال. مثال ()10-2 جرى حصر عدد المخالفات المرورية التي ارتكبها كل شخص لعينة مكونة من 8أفراد فكانت كما يلي: 3, 1, 6, 4, 3, 2, 5, 3 احسب المنوال؟ مثال ()11-2 أوجد المنوال للبيانات التالية: 15, 13, 6, 18 4, 9, 7, 11, 8, 5, 10, مثال ()12-2 البيانات التالية تمثل تقديرات 7طالب في مقرر ميكانيكا الكم C D B D A F D أوجد المنوال لتلك البيانات؟ مثال ()13-2 أوجد المنوال للبيانات التالية: 15, 14, 10, 11 10, 13, 14, 17, 12, 10, 16, مثال توضيحي مالحظة: الفرق بين كل مركز فئة مع الذي قبله يساوي طول الفئة ويرمز له بالرمز h في حالة البيانات المبوبة الحد األعلى للفئة +الحد األدنى للفئة = مركز الفئة 2 )4إلجياد الوسط احلسابي نستخدم القانون التايل: المجموع في أسفل العمود الرابع المجموع في أسفل العمود الثاني = الوسط الحسابي مثال ()14-2 الجدول التالي يوضح توزيع عينة عشوائية من 108عامل في إحدى الشركات حسب درجات الروح المعنوية: 76-82 8 7013 احسب الوسط الحسابي؟ 6443 5832 527 463 402 درجة الروح المعنوية عدد العمال حل مثال ()14-2 مثال ()15-2 أحسب الوسط الحسابي للتوزيع التكراري لألجر اليومي (بالريال) لعينة عشوائية من 36عامل بإحدى المؤسسات كما في الجدول التالي: 54-58 3 504 468 4210 387 343 301 فئات األجر اليومي عدد العمال حل مثال ()15-2 )1نحدد قيمة ترتيب الوسيط c1والذي يحسب من العالقة التالية: 𝑖𝑓 σ = 𝑐1 2 مثال ()16-2 احسب الوسيط لدرجات 28طالب في مادة اللغة اإلنجليزية كما هي موضحه في الجدول التالي: 68- 84-100 7 2 5210 366 202 41 درجات الطالب عدد الطالب حل مثال ()16-2 مثال ()17-2 احسب وسيط فئات الدخل الشهري (بآالف الرياالت) لــ 66أسرة موزعة كما بالجدول التالي: 20-24 16- 12- 8- 4- 0- الدخل الشهري 2 8 13 20 18 5 عدد األسر حل مثال ()17-2 hهو طول الفئة (الفرق بين الحد األعلى والحد األدنى للفئة) مثال ()18-2 احسب المنوال لعدد الساعات األسبوعية التي قضاها 33متطوعا ا في العمل التطوعي الموضح في الجدول التالي: 11-13 9- 7- 5- 3- 1- الساعات األسبوعية 1 3 7 10 9 3 عدد المتطوعين حل مثال ()18-2 مثال ()19-2 اوجد المنوال للبيانات التالية: 81-87 1 753 695 638 5710 519 454 فئات الدرجات عدد الطالب حل مثال ()19-2 مقاييس التشتت مقاييس التشتت أوالا :المدى Range في حالة البيانات غير المبوبة المدى هو الفرق بين أكبر قيمة وأقل قيمة من البيانات. أقل قيمة -أكبر قيمة =R في حالة البيانات المبوبة المدى هو الفرق بين الحد األعلى للفئة األخيرة والحد األدنى للفئة األولى. الحد األدنى للفئة األولى – الحد األعلى للفئة األخيرة =R مثال ()20-2 احسب المدى للبيانات التالية: 90 80 70 50 60 مثال ()21-2 إذا كانت األجور اليومية بالريال لعينة من العمال في إحدى الشركات على النحو التالي: 75, 65, 67, 89, 80, 100, 60, 78, 90 مثال ()22-2 الجدول التالي يوضح توزيع 100شخص حسب أوزانهم بالكيلوجرام: 90-98 8 8215 7440 6624 احسب مدى الوزن لهؤالء األشخاص؟ 5810 503 فئات الوزن عدد األشخاص مثال ()23-2 احسب المدى لتكلفة شراء سلعة معينة (بالريال) من 20محل تجاري بإحدى المدن الكبيرة كما هو موضح في الجدول التالي: 600-620 1 5803 5605 5408 5202 5001 فئات التكلفة (بالريال) عدد األشخاص ثانيا ا :التباين Variance هو عبارة عن متوسط مربعات انحرافات القيم عن وسطها الحسابي. يرمز لها بالرموز التالية: S2 or σ2 ثالثا ا :االنحراف المعياري Standard Deviation هو الجذر التربيعي الموجب للتباين. يرمز لها بالرموز التالية: S or σ طريقة إجياد التباين واالحنراف املعياري في حالة البيانات غير المبوبة نجري الخطوات التالية: )1نوجد الوسط الحسابي للبيانات 𝑥ҧ الوسط الحسابي هو مجموع القيم مقسوما ا على عددها )2نكون جدول من األعمدة التالية: أ -العمود األول :عبارة عن (القيم) ونرمز له 𝑖𝑥 ب -العمود الثاني :عبارة عن حاصل طرح (القيم – الوسط الحسابي) ونرمز له 𝑥𝑖 − 𝑥ҧ ج -العمود الثالث :عبارة عن مربع (القيم – الوسط الحسابي) ونرمز له (𝑥𝑖 −𝑥)ҧ 2 )3نوجد المجموع للعمود الثالث (𝑥𝑖 −𝑥)ҧ 2 )4نوجد التباين باستخدام العالقة التالية: مجموع العمود الثالث 2 σ 𝑥𝑖 − 𝑥ҧ 2 2 = 𝑆= 𝜎 𝑛−1 عدد القيم )5نوجد االنحراف المعياري باستخدام العالقة التالية: 𝑆2 = 𝜎2 =𝑆=𝜎 مثال ()24-2 احسب التباين واالنحراف المعياري للبيانات التالية: 90 70 50 حل مثال ()24-2 مثال ()25-2 احسب التباين واالنحراف المعياري للبيانات التالية: 8 0 3 7 4 حل مثال ()25-2 مثال ()26-2 احسب التباين واالنحراف المعياري للبيانات التالية: 4 6 3 8 10 12 حل مثال ()26-2 في حالة البيانات المبوبة إلجياد التباين واالحنراف املعياري للبيانات املبوبة جنري اخلطوات التالية: الحد األعلى للفئة +الحد األدنى للفئة = مركز الفئة 2 )4نوجد الوسط احلسابي باستخدام القانون التايل: 𝒊𝒇 × 𝒊𝒇 × 𝟐 𝟐 ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − 𝒙 𝒙𝒊 − ഥ = 𝟐 ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − 𝒊𝒙 × 𝒊𝒇 = 𝒊 𝒙 × 𝒊𝒇 مركز الفئات 𝒊𝒙 التكرار fi = 𝒊𝒇 الفئات مثال ()27-2 أوجد التباين واالنحراف المعياري للكميات المستهلكة من المياه بالمتر المكعب خالل ثالثة أشهر لــ 75أسرة في مدينة الرياض: 65-75 5 5510 4520 3530 2510 الكمية المستهلكة عدد األسر حل مثال ()27-2 𝒊𝒇 × 𝟐 𝟐 مركز الفئات 𝒊𝒙 عدد األسر fi 25 + 35 = 30 2 10 25- 30 3545- الكمية المستهلكة (الفئات) ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − 2560 (−16)2 = 256 30 − 46 = −16 10 × 30 = 300 1080 (−6)2 = 36 40 − 46 = −6 30 × 40 = 1200 35 + 45 = 40 2 320 (4)2 = 16 50 − 46 = 4 20 × 50 = 1000 45 + 55 = 50 2 20 1960 (14)2 = 196 60 − 46 = 14 10 × 60 = 600 55 + 65 = 60 2 10 55- 2880 (24)2 = 576 70 − 46 = 24 5 × 70 = 350 65 + 75 = 70 2 5 65-75 𝒊𝒇 × 𝟐 ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − σ 𝒙𝒊 − ഥ 𝒙 =8800 𝒊𝒙 × 𝒊𝒇 𝒊 𝒙 × 𝒊𝒇 𝟎𝟓𝟒𝟑 = 𝟓𝟕 = 𝒊𝒇 الوسط الحسابي: σ 𝑓𝑖 × 𝑥𝑖 3450 = 𝑥ҧ = 𝑖𝑓 σ 75 𝑥ҧ = 46 التباين: 8800 8800 = 75−1 74 = 𝑖𝑓× σ 𝑥𝑖 −𝑥ҧ 2 σ 𝑓𝑖 −1 = 𝑆2 𝜎 2 = 𝑆 2 = 118.92 االنحراف المعياري: 𝜎 = 𝑆 = 118.9 = 10.9 = 𝜎2 مثال ()28-2 أوجد التباين واالنحراف المعياري للبيانات التالية: 500-600 2 4007 30010 2008 1003 مبالغ القروض (آالف الرياالت) عدد القروض حل مثال ()28-2 𝟐 𝟐 مركز الفئات 𝒊𝒙 عدد القروض fi 100 + 200 = 150 2 3 100- 8 200300- مبالغ القروض (الفئات) ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − 108300 (−190)2 = 36100 150 − 340 = −190 3 × 150 = 450 64800 (−90)2 = 8100 −90 8 × 250 = 2000 200 + 300 = 250 2 1000 (10)2 = 100 10 10 × 350 = 3500 300 + 400 = 350 2 10 84700 (110)2 = 12100 110 7 × 450 = 3150 400 + 500 = 450 2 7 400- 88200 (210)2 = 44100 210 2 × 550 = 1100 500 + 600 = 550 2 2 500-600 𝒊𝒇 × 𝒊𝒇 × 𝟐 ഥ 𝒙 𝒙𝒊 − 𝒊𝒙 × 𝒊𝒇 𝒙 𝒙𝒊 − ഥ 𝒊 𝒙 × 𝒊𝒇 𝟎𝟎𝟎𝟕𝟒𝟑 = 𝟎𝟎𝟐𝟎𝟏 = 𝟎𝟑 = 𝒊𝒇 الوسط الحسابي: σ 𝑓𝑖 × 𝑥𝑖 10200 = 𝑥ҧ = 𝑖𝑓 σ 30 𝑥ҧ = 340 التباين: 347000 347000 = 30−1 29 = 𝑖𝑓× σ 𝑥𝑖 −𝑥ҧ 2 σ 𝑓𝑖 −1 = 𝑆2 = 𝜎2 𝜎 2 = 𝑆 2 = 11965.52 االنحراف المعياري: ألف لاير 𝜎 = 𝑆 = 11965.52 = 109.4 العالقة بني مقاييس النزعة املركزية ومقاييس التشتت العالقة بين مقاييس النزعة المركزية ومقاييس التشتت أوالا :معامل االختالف Coefficient of Variation هو معامل نسبي يستخدم للمقارنة بين تشتت ظاهرتين أو أكثر مختلفتين أو حتى متشابهتين في وحدة القياس. الظاهرة التي معامل اختالفها أكبر تكون أكثر تشتتا ا من األخرى. يرمز له بالرمزc.v : ويحسب من العالقة التالية: 𝑆 𝑐. 𝑣 = × 100 % 𝑥ҧ ثانيا ا :معامل االلتواء Skewness هو درجة بعد المنحنى التكراري عن التماثل. يرمز له بالرمزs.k : يقصد بالتماثل أنه إذا اسقطنا عمودا ا من قمة المنحنى التكراري وقسمه إلى قسمين منطبقين يكون التوزيع متماثلً. والعكس فيكون التوزيع غير متماثل أي ملتو إما إلى جهة اليمين أو إلى جهة اليسار. التوزيع غير متماثل وملتو لليسار التوزيع متماثل التوزيع غير متماثل وملتو لليمين إذا كان𝑥ҧ < 𝑚 < 𝐷 : إذا كان𝑥ҧ = 𝑚 = 𝐷 : إذا كان𝑥ҧ > 𝑚 > 𝐷 : s.k= - s.k= 0 s.k= + ويحسب بالقانونين التاليين: مثال ()29-2 أوجد معامل االختالف إذا علمت أن الوسط الحسابي يساوي 3.5واالنحراف المعياري يساوي 7؟ مثال ()30-2 أوجد معامل االختالف للبيانات التالية: 8 0 3 7 4 مالحظة :تم حل هذا المثال سابقا ا حيث وجد أن االنحراف المعياري يساوي 3.21 مثال ()31-2 أوجد معامل االلتواء لهذه البيانات ،وهل المنحنى متماثل أم غير متماثل: مثال ()32-2