שתי כיתות, שבעה תלמידים בכל אחת, ואותו ממוצע בדיוק. האם הכיתות דומות? הסתכלו על הנקודות.
- כיתה א
- כיתה ב
איזו כיתה «אחידה» יותר? ומה ההפרש בין הציון הגבוה לנמוך בכל כיתה?
Show the answer and the solution
כיתה א אחידה יותר. ההפרש בכיתה א: . בכיתה ב: . מדד מרכז לבד לא מספר את כל הסיפור: צריך גם מדד פיזור.
הטווח
הטווח הוא ההפרש בין הנתון הגדול ביותר לקטן ביותר. הוא קל לחישוב, אבל משתמש רק בשני נתונים: נתון קיצוני אחד משנה אותו לגמרי, והוא לא אומר כלום על כל מה שבאמצע.
השונות וסטיית התקן
מדד טוב יותר מודד כמה כל נתון רחוק מהממוצע. את ההפרשים אי אפשר פשוט לחבר: סכומם תמיד , כי מה שמעל הממוצע מאזן את מה שמתחתיו. לכן מעלים כל הפרש בחזקת 2, ומחשבים את הממוצע שלהם. זו השונות. השורש שלה הוא סטיית התקן, והיא באותן יחידות כמו הנתונים.
סטיית התקן של חמישה נתונים
מצאו את השונות ואת סטיית התקן של .
קודם הממוצע
ההפרשים. בדיקה: הסכום
מעלים בחזקת 2
השונות: ממוצע ההפרשים בחזקת 2
סטיית התקן
מהי סטיית התקן של ? ומה אפשר לומר על נתונים שסטיית התקן שלהם ?
Show the answer and the solution
: כל ההפרשים מהממוצע הם . ולהפך: אם , כל ההפרשים בחזקת 2 הם , ולכן כל הנתונים שווים.
מטבלת שכיחויות כל הפרש בחזקת 2 נספר כמספר השכיחות שלו, ומחלקים ב-, מספר כל הנתונים. בטבלה לפי מחלקות משתמשים שוב באמצע כל מחלקה.
סטיית תקן מטבלה
בטבלה: מספר ההקפות שרצו 16 תלמידים. — 2 תלמידים, — 3, — 3, — 1, — 7.
הממוצע
שכיחות כפול ההפרש בחזקת 2
שונות וסטיית תקן
כשכל הנתונים משתנים יחד
הנתונים זזים יחד, והמרחקים ביניהם לא משתנים: , ו- לא משתנים
כל מרחק מוכפל ב-: , ,
לנתונים סטיית תקן . כל נתון מוכפל ב- ואחר כך מוסיפים לו . מהן סטיית התקן והשונות החדשות?
Show the answer and the solution
: הכפל משנה, התוספת לא. השונות , כלומר פעמים השונות הקודמת .
השוואה בין שתי קבוצות
משווים שתי קבוצות בשני שלבים: מדד מרכז אומר איזו קבוצה «גבוהה» יותר, ומדד פיזור אומר איזו אחידה יותר. קבוצה עם סטיית תקן קטנה יותר היא הומוגנית יותר: הנתונים שלה קרובים יותר לממוצע.
ביתרונות ובמגבלות: הטווח קל אבל רואה רק שני נתונים. סטיית התקן משתמשת בכל הנתונים ונמדדת ביחידות של הנתונים, אבל גם היא רגישה לנתון קיצוני, כי ההפרש שלו מועלה בחזקת 2.
שלוש טעויות של הפיזור.
תוספת קבועה מזיזה את כל הנתונים יחד. המרחקים מהממוצע לא משתנים, ולכן גם לא סטיית התקן.
פי זו השונות. סטיית התקן היא שורש השונות, ולכן היא גדלה פי .
בלי ההעלאה בחזקת 2 ההפרשים מבטלים זה את זה, והסכום תמיד .
Exercises
Exercise 1
אלה המהירויות (בקמ״ש) של 7 רוכבי אופניים בתחרות: . מהו הטווח?
Show the answer and the solution
Answer: 34
Worked solution:
הגדול והקטן ביותר
הטווח
הטווח הוא הפרש בין הקצוות, לא בין הנתון הראשון לאחרון ברשימה (). קודם מוצאים את הגדול ואת הקטן.
Exercise 2
מצאו את השונות של הנתונים .
Show the answer and the solution
Answer: 64
Worked solution:
הממוצע
ההפרשים, וסכומם
ההפרשים בחזקת 2
השונות
השונות היא , וסטיית התקן . שימו לב איזו מהן מבקשים: השונות נמדדת ביחידות בחזקת 2.
Exercise 3
מצאו את סטיית התקן של הנתונים .
Show the answer and the solution
Answer: 7
Worked solution:
הממוצע
ההפרשים בחזקת 2
השונות
סטיית התקן
ה- מופיע פעמיים, ושני ההפרשים שלו נכנסים לסכום. והשורש בסוף הוא מה שהופך שונות לסטיית תקן.
Exercise 4
| מספר פעמים | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|
| מספר תלמידים | 2 | 7 | 1 | 1 | 5 |
בטבלה: מספר הפעמים ש-16 תלמידים הלכו לבריכה בחודש. הממוצע הוא . מצאו את סטיית התקן.
Show the answer and the solution
Answer: 3
Worked solution:
בדיקת הממוצע
שכיחות כפול ההפרש בחזקת 2
שונות, ואז שורש
מחלקים ב-, מספר התלמידים, ולא ב-, מספר הערכים. ומי שעוצר ב- נתן את השונות ולא את סטיית התקן.
Exercise 5
| זמן המתנה (דקות) | 0-10 | 10-20 | 20-30 | 30-40 |
|---|---|---|---|---|
| מספר אנשים | 5 | 10 | 15 | 10 |
בטבלה: מספר הדקות ש-40 אנשים חיכו בתור בקופת חולים. הממוצע לפי אמצעי המחלקות הוא . חשבו את סטיית התקן לפי אמצעי המחלקות. עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
Show the answer and the solution
Answer: 9.68
Worked solution:
אמצעי המחלקות
ההפרשים מ-, בחזקת 2:
כפול השכיחויות
שונות וסטיית תקן
כל אנשי המחלקה «עומדים» באמצע, . לכן זו הערכה של סטיית התקן, כמו שהממוצע לפי מחלקות הוא הערכה.
Exercise 6
לקבוצת נתונים סטיית תקן . מוסיפים לכל נתון. מהי סטיית התקן החדשה?
Show the answer and the solution
Answer: B
Worked solution:
כל הנתונים זזים יחד
גם הממוצע זז
ההפרשים לא משתנים
הנכונה: . הממוצע עולה ב-, אבל המרחק של כל נתון מהממוצע נשאר אותו מרחק. מוסיף את התוספת גם לפיזור.
Exercise 7
לקבוצת נתונים הממוצע וסטיית התקן . כל נתון מוחלף ב-. השלימו.
ממוצע: ____ , סטיית תקן: ____ , שונות: ____
Show the answer and the solution
Answer: ממוצע: 56 , סטיית תקן: 15 , שונות: 225
Worked solution:
הממוצע עובר את השינוי כולו
סטיית התקן מוכפלת ב-, וה- לא משפיע
השונות: פי מ-
הממוצע מרגיש גם את הכפל וגם את החיסור. סטיית התקן מרגישה רק את הכפל. ומי שעונה בסטיית התקן החיל עליה גם את ה-.
Exercise 8
בשתי כיתות נמדד מספר שעות השינה בלילה. ב-י1: ממוצע , סטיית תקן . ב-י2: ממוצע , סטיית תקן . מה נכון?
Show the answer and the solution
Answer: B הכיתות ישנות בממוצע אותו זמן, ו-י1 הומוגנית יותר
Worked solution:
מדד המרכז: אין הבדל
מדד הפיזור: ב-י1 שעות השינה קרובות יותר לממוצע
הנכונה: הממוצעים שווים, ו-י1 הומוגנית יותר. סטיית תקן גדולה אינה אומרת «יותר שינה»: היא אומרת «יותר הבדלים בין התלמידים».
Exercise 9
נכון או לא נכון: אם סטיית התקן של קבוצת נתונים היא , כל הנתונים שווים זה לזה.
Show the answer and the solution
Answer: True
Worked solution:
סכום של מספרים אי-שליליים שווה
לכן כל הפרש הוא , וכל נתון שווה לממוצע
הטענה נכונה. כל הפרש מועלה בחזקת 2, ולכן אינו שלילי. סכום של מספרים לא שליליים מתאפס רק כשכל אחד מהם אפס.
Exercise 10
לארבע הקבוצות הבאות אותו ממוצע, . לאיזו מהן סטיית התקן הגדולה ביותר? ענו בלי לחשב.
Show the answer and the solution
Answer: D
Worked solution:
בקבוצה הזאת כל נתון רחוק מהממוצע
כאן כולם קרובים
בלי פיזור בכלל
הנכונה: . סטיית התקן מודדת כמה הנתונים רחוקים מהממוצע, והקבוצה הזאת רחוקה ממנו בכל ארבעת הנתונים.