درسنامه آموزشی فصل چهارم ریاضی و آمار (1) کلاس دهم انسانی و معارف با پاسخ درس 1: نمودارهای یک متغیره
فعالیت (صفحهٔ 100 کتاب درسی)
در کلاس درس قرار شد هر دانشآموز با توجه به دادههای موجود در رسانهها، دربارهٔ یک موضوع اجتماعی یا فرهنگی گزارشی در قالب یک شکل ارائه کند. مثلاً حسن در مورد موضوع علل آسیبدیدگی 200 نفر در منازل اطلاعاتی کسب کرده بود. او گزارش خود را در یک شکل خلاصه کرده است. او با اطلاعاتی که در اختیار داشته است، ابتکار جالبی به خرج داده و نمودار زیر را رسم کرده است. از این نمودار چه اطلاعاتی میتوان کسب کرد؟ بهعنوان مثال، بیشترین آسیبدیدگی در منازل بر اثر افتادن یا زمین خوردن است.
معلم از موضوع انتخابی و نمایش ترتیبی مکعبها برحسب طول آنها رضایت کامل داشت؛ ولی از دانشآموزان درخواست کرد که اگر میتوانند پیشنهادی برای بهتر شدن آن ارائه کنند. آیا شما قبل از دیدن نظرها میتوانید چند پیشنهاد برای بهبود نمودار ارائه کنید؟
نمودار میلهایِ انواع آسیبدیدگی را برحسب تعداد رسم کنید. مراحل رسم نمودار دایرهای را به یاد بیاورید و آنرا در چند گام خلاصه کنید. نمودار دایرهایِ درصد آسیبدیدگیها را نیز رسم کنید.
جمعبندی پیشنهادها بر اساس آموختههای ما در سالهای گذشته بهصورت زیر است:
- رسم مکعب مستطیل بهجای مستطیل (نمودار سه بعدی بهجای دو بعدی) خوب نیست، چون ممکن است اطلاعات دقیق را به بیننده انتقال ندهد.
- برای متغیرهای اسمی، نمودار میلهای بهتر از بافت نگاشت (هیستوگرام) است.
- زمانیکه درصد را گزارش میکنیم، بهتر است از نمودار دایرهای استفاده کنیم تا بهتر بتوانیم مقایسه انجام دهیم؛ البته به شرطی که بیشتر از 6 مقدار نداشته باشیم.

کار در کلاس (صفحهٔ 101 کتاب درسی)
در کلاس درس خود، متوسط مصرف روزانهٔ انواع میوهها یا سبزیها را برای یکی از همکلاسیهای خود، به یکی از روشهای فصل قبل جمعآوری کنید و آنها را با یک نمودار مناسب نمایش دهید. مثلاً اگر در روز شنبه 3، یکشنبه 6، دوشنبه 5، سه شنبه 4، چهارشنبه 3، و پنج شنبه 7 و جمعه 8 نوع میوه یا سبزی خورده باشد، میانگین آنها برابر با 5/14 است که آنرا 5 در نظر میگیریم.
نمایش دادهها
نمایش دادهها روشی برای کمک به استخراج اطلاعات از دادهها با حس بینایی است.
فعالیت (صفحهٔ 102 کتاب درسی)
از نمودار دایرهای زیر، برای نشان دادن وضعیت استفاده از اینترنت در پنج کشور استفاده شده است. کدام کشور دسترسی بیشتری به اینترنت دارد؟ آیا اطلاعات این نمودار برای پاسخ به این سؤال کافی است؟ چه اطلاعاتی از این نمودار کسب میکنید؟

اگر عامل جمعیت را در نظر بگیریم، واقعیت میزان توسعهٔ اینترنت و میزان استفاده از آن در این کشورها را میتوان بهصورت زیر نشان داد.
آیا برداشت شما از نمودار قبل تغییر کرد؟

به نظر شما رسم نمودار دایرهای بهصورت دو بعدی که در سالهای گذشته با آن آشنا شدهاید، بهتر است یا سه بعدی مانند دو نمودار قبلی؟
کار در کلاس (صفحهٔ 103 کتاب درسی)
بازی با نمودارها
بهکارگیری غلط نمودارها، راه سادهای برای گمراه کردن افراد است. افراد مایلاند به نمودارها بهعنوان روشی سریع برای ارزیابیِ مجموعهای از اعداد بنگرند. اما مراقب باشید که فریب نخورید.
1- بیایید از کدو تنبلهای باغهای آرش، تقی و علی استفاده کنیم. اولین نمودار بهصورت زیر است:
این نمودار چه چیزی را نمایش میدهد؟ وزن، حجم، پهنا یا ارتفاع کدو تنبلها را؟
2- نمودار زیر چه تفاوتی با نمودار بالا دارد؟
این نمودار به چه اطلاعات بیشتری اشاره میکند؟
3- اگر نقطهٔ شروع محور عرضها را از صفر به عدد 9 تغییر دهیم، چه تغییری در نتیجه حاصل میشود؟
در واقع اعداد همان اعداد قبلیاند، اما محور عرضها تغییر کرده است. اکنون اینطور به نظر میرسد که کدو تنبلهای ..........
4- اگر کسی بخواهد دیگران را متقاعد کند که همهٔ کدو تنبلها حدوداً به یک اندازهاند، چه کاری میتواند بکند؟ به این نمودار نگاه کنید:
اعداد تغییری نکردهاند؛ اما محور عمودی دوباره تغییر کرده است. چه تغییری کرده است؟
گاهی برای نمایش دادهها از یک تصویر استفاده میشود، مانند شکل زیر.
این تصویر، دادهها را از شکل طبیعی خارج میکند. برای نمایش تفاوت میانگین وزنها، این تصویر ارتفاع هر کدو تنبل را، برای نشان دادن وزنش، تغییر میدهد. ارتفاع کدوتنبل تقی (با وزن 20 کیلوگرم) دو برابر ارتفاع کدوتنبل علی (10 کیلوگرم) است، ارتفاع کدوتنبل آرش (40 کیلوگرم) دو برابر ارتفاع کدوتنبل تقی و چهار برابر ارتفاع کدوتنبل علی است. آیا این شکل، اطلاعات مورد نظر را بهدرستی به بیننده منتقل میکند؟ (راهنمایی: فرمولهای محاسبه و مساحت را بهیاد آورید:
مساحت مستطیل = طول عرض. مساحت دایره = )
شما این شکل را چگونه رسم میکنید تا اطلاعات موجود را بهتر نمایش دهد؟
به نظر شما آیا رنگ در انتقال نظرتان به بیننده تأثیر دارد؟
تمرین (صفحهٔ 104 کتاب درسی)
1- سود خالص یک شرکت خدماتی در شش ماه نخست سال برحسب میلیارد ریال بهصورت زیر است:
فروردین | اردیبهشت | خرداد | تیر | مرداد | شهریور |
2/0 | 2/1 | 2/2 | 2/1 | 2/3 | 2/4 |
خریدار و فروشنده سهام این شرکت، نمودارهای زیر را رسم کردهاند. اعداد روی محورها را مشخص کنید:
به نظر شما کدامیک منطقیتر است؟ آیا میتوانید نموداری بهتر از این دو نمودار رسم کنید؟
2- اگر درصد یا فراوانی متغیرهایی که نمودارهای آنها را رسم میکنیم، نزدیک به هم باشند، آیا نمودار میلهای برای مقایسه مناسبتر است یا نمودار دایرهای؟
3- رسم نمودارهای میلهای و دایرهای برای دادههای کمّی مناسبتر است یا برای دادههای کیفی؟
فعالیت (صفحهٔ 105 کتاب درسی)
مربی گروه (تیم) بسکتبال شهر میخواهد بر اساس نتایج بازیهای قبلی دو بازیکن، نسبت به حضور یکی از آنها در بازی بعدی تصمیم بگیرد. امتیازهای کسبشده توسط این دو بازیکن بهصورت زیر است:
11 بازی بازیکن الف:
امتیاز کسبشده | 3 | 6 | 7 | 10 | 11 | 13 | 30 |
تعداد بازی | 2 | 1 | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 |
10 بازی بازیکن ب:
امتیاز کسبشده | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
تعداد بازی | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 |
دادههای مرتبشده را میتوان بهصورت زیر نشان داد:
بازیکن الف | 30 | 13 | 11 | 10 | 10 | 10 | 7 | 7 | 6 | 3 | 3 |
بازیکن ب | 13 | 12 | 11 | 11 | 10 | 10 | 9 | 9 | 8 | 7 |
اگر هر یک از اعداد را بهصورت نقطهٔ بالای یک محور علامت بزنیم، به نمودار حاصل، نمودار نقطهای دادهها میگویند. نمودار نقطهای امتیازهای بازیکن الف را میتوان بهصورت زیر نمایش داد.
نمودار نقطهای دادهها را برای بازیکن ب بر روی محور نمایش دهید.
به نظر شما کدام بازیکن بهتر است؟ البته این سؤال، کلی است و اگر به شما بگوییم این بازی آخر است یا گروه مقابل تاکنون امتیاز بیشتری نسبت به گروه شهر کسب کرده است، ممکن است پاسخ سؤال عوض شود.
در فصل گذشته برای تصمیم درستتر، از معیارهای گرایش به مرکز و پراکندگی بهطور همزمان استفاده میشد. پس خالی از لطف نیست که معیارهای گرایش به مرکز و پراکندگی مجموعههای گوناگون از دادهها را به شکل تصویری مورد مقایسه قرار دهیم. امتیازهای بازیکن الف را در نظر بگیرید. برای این منظور، کمترین مقدار، چارک اول، میانه، چارک سوم و بیشترین مقدار را محاسبه کنید و روی یک محور نمایش دهید.
برای مشخص کردن حدود دامنهٔ میانچارکی، یک جعبه به عرض دلخواه رسم میکنیم. برای مشخص کردن دامنهٔ دو خط، از دو طرف جعبه به کمترین مقدار و بیشترین مقدار داده ها وصل میکنیم. با مشخص کردن میانه روی جعبه، نمودار جدیدی ارائه کردهایم به نام نمودار جعبهای. برای این منظور، خطی عمودی بکشید تا میانه مشخص شود.
این نمودار، دامنه، دامنهٔ میانچارکی و میانهٔ مجموعه دادهها را بهطور همزمان نشان میدهد. بیش از یک مجموعه داده را میتوان در یک نمودار نشان داد. این بدان معناست که این روش برای مقایسهٔ دادهها بسیار عالی است.
اگر دادهها دربرگیرندهٔ دادهٔ دورافتاده بودند، دامنه وسیعتر میبود. در نمودار جعبهای، طول سبیلها با توجه به مرزهای بالا و پایین افزایش مییابد. با نگاه کردن به سبیلهای نمودار جعبهای، میتوانید به نامتقارن بودن دادهها پی ببرید.
نمودار جعبهای امتیازهای دو بسکتبالیست در اینجا نشان داده شده است. دامنهٔ این امتیازها را مقایسه کنید. اگر مجبور بودید از بین این دو بازیکن، یک نفر را انتخاب کنید، کدام را انتخاب میکردید؟ اکنون بهتر میتوانید به سؤال قبل در وضعیتهای مختلف گروه مقابل یا حساسیت بازی تصمیمگیری کنید.
- امتیازهای بازیکن ب دامنهٔ نسبتاً کوچکی دارد، ولی میانهٔ هر دو برابر با 10 است.
- امتیازهای بازیکن الف دامنهٔ بزرگی دارد. این بازیکن، گاهی امتیازهایی بسیار بیشتر از بازیکن ب میآورد، و گاهی هم بسیار کمتر.
- بازیکن ب ثبات بیشتری دارد و معمولاً امتیازهایش بیشتر از بازیکن الف است (میانهها و دامنهٔ میانچارکی را با هم مقایسه کنید)، پس بهتر است بازیکن ب را انتخاب کنیم.
دامنهٔ میانچارکی مفید به نظر میرسد. این دامنه در مورد بازیکنانی که گاهگاهی امتیازهای بسیار اندکی کسب میکنند چطور عمل میکند؟ اگر بازیکنی در روز مسابقه، بد بازی کند، برای مربی به قیمت از دست دادن قهرمانی در تیمگان (لیگ) تمام میشود. آیا دامنهٔ میانچارکی برای ما مشخص میکند که کدام بازیکن واقعاً ثبات بیشتری دارد یا دامنه؟
مربی نباید فقط دامنهٔ امتیازهای بازیکنان را مقایسه کند. او به راهی نیاز دارد تا بهطور دقیق از روی مقادیر موجود محاسبه کند که کدام بازیکن در روز مسابقه ثبات بیشتری دارد. به عبارت دیگر، او باید بازیکنی را پیدا کند که امتیازهایش کمترین تغییرات را داشته باشد.
مشکل دامنه و دامنهٔ میان چارکی این است که فقط تفاوت بین مقادیر کم و زیاد را به شما میگویند؛ اما نمیگویند که چند وقت به چند وقت، بازیکنان این امتیازهای کم و زیاد را در مقابل امتیازهای نزدیک به میانه کسب میکنند. این برای مربی مهم است.
کار در کلاس (صفحهٔ 108 کتاب درسی)
برای مجموعه دادههای زیر، نمودار جعبهای بکشید.
راهنمایی:
گام اول: کمترین مقدار و بیشترین مقدار را مشخص کنید.
از آنجا که اعداد بهترتیب از کوچک به بزرگ چیده شدهاند، اولین عدد ...... مقدار است و آخرین عدد ...... مقدار.
گام دوم: چارکها را مشخص کنید.
در این مجموعه 12 عدد وجود دارد. میتوانیم از شکل زیر یا از فرمول برای تعیین چارکها استفاده کنیم.
با نگاه به شکل بالا درمییابیم که میانه بین مقادیر ....... و....... است. بنابراین، مقدار میانه میشود: ........
چارک اول، بین مقادیر..... و ..... قرار میگیرد. بنابراین، مقدار اولین چارک میشود: .....
چارک سوم بین مقادیر ..... و ..... قرار میگیرد. بنابراین، مقدار سومین چارک میشود: .....
گام سوم: نمودار جعبهای را رسم کنید.
تمرین (صفحهٔ 109 کتاب درسی)
1- نمودارهای میلهای، فراوانی یا درصدها را نشان میدهند. چه زمانی باید از فراوانیها استفاده کرد و چه زمانی از درصدها؟
2- نمودارهای میلهای افقی، درست شبیه نمودارهای میلهای عمودی هستند؛ با این تفاوت که محورها چرخیدهاند. نمودارهای میل های عمودی مرسومتر هستند. به نظر شما رسم نمودارهای میلهای افقی چه زمانی مفید است؟
3- سن بازیکنان تیم ملی فوتبال یک کشور به شرح زیر است:
الف) نمودار نقطهای آنرا رسم کنید و مقادیر میانگین، مد و میانهٔ سن بازیکنان این تیم را روی محور افقی نشان دهید.
ب) نمودار جعبهای دادهها را رسم کنید.
پ) آیا تعداد بازیکنانی که سن آنها بیشتر از میانگین است، بیشتر است یا تعداد بازیکنانی که سن آنها کمتر از میانگین است؟
ت) آیا تعداد بازیکنانی که سن آنها بیشتر از میانه است بیشتر است یا تعداد بازیکنانی که سن آنها کمتر از میانه است؟ میانه و میانگین را در این بررسی مقایسه کنید. چه نتیجهای میگیرید؟
ث) سن چه تعدادی از بازیکنان، بین چارک اول و سوم قرار دارد؟ آیا بدون محاسبهٔ چارکها میتوانستید به این سؤال پاسخ دهید؟