خانه
گاما

درسنامه آموزشی ریاضی (1) کلاس دهم ریاضی و تجربی

فصل هفتم: درس 2: مقدمه‌ای بر علم آمار، جامعه و نمونه

بازدید35/8 K
تاریخ بروزرسانی1400/01/25

آیا تاکنون به نقش اعداد و ارقام در زندگی روزمرهٔ یک خانواده فکر کرده‌اید؟
خانواده‌ای را که شامل پدر، مادر و فرزندان است، در نظر بگیرید.
اعضای این خانواده در فصل بهار، می‌خواهند به یک مسافرت تفریحی به یکی از شهرهای کشور بروند.

اعضای یک خانواده

برای این منظور پدر و مادر خانواده با پیگیری اخبار هواشناسی، به دنبال تعیین مناسب‌ترین زمان برای مسافرت خود هستند. در این اخبار، کارشناس هواشناسی می‌گوید:
«براساس اعداد و ارقام جمع آوری شده، دربارهٔ میزان دمای هوا، رطوبت جوی و بارش باران طی ده روز گذشته و با استفاده از روش‌های مدل‌بندی هواشناسی، پیش بینی می‌شود، دمای هوا طی سه روز آینده 5 درجه گرم‌تر شود و بدون تغییر در میزان رطوبت جوی، هوا صاف آفتابی باشد.»
آنها پس از شنیدن این گزارش، تصمیم می‌گیرند سه روز آینده را برای مسافرت انتخاب کنند.
بنابراین هرچه اطلاعات دقیق تر و کامل‌تر باشد و از روش‌های مناسب‌تری برای پیش بینی استفاده شود، تصمیم گیری‌های بهتری در خانواده گرفته می‌شود.

تعریف آمار و علم آمار:
آمار، مجموعه‌ای از اعداد، ارقام و اطلاعات است. علم آمار مجموعه روش‌هایی است که شامل جمع آوری اعداد و ارقام، سازماندهی و نمایش، تحلیل و تفسیر داده‌ها و در نهایت نتیجه گیری، قضاوت و پیش بینی مناسب در مورد پدیده‌ها و آزمایش‌های تصادفی می‌شود.

کار در کلاس (صفحهٔ ۱۵۳ کتاب درسی)

 

1- در پیرامون خود، مثال‌هایی را از تصمیم گیری یا پیش بینی بر اساس اعداد و ارقام بیاورید.
یک خانواده بر اساس میزان خرج‌های ماه‌های گذشته خود، هزینه زندگی در ماه‌های آینده را برای خود پیش بینی می‌کند.
یک مربی بر اساس آمار مربوط به تعداد کم گل‌های زده تیمش در بازی‌های پیشین، تاکتیک جدیدی را برای بازی‌های بعدی پیش‌بینی می‌کند.
یک معلم بر اساس نمرات دانش‌آموزان در فصل خاصی از کتاب درسی پیش‌بینی می‌کند که آیا دانش‌آموزان قادر هستند به سؤالات این فصل تا حد قابل قبول پاسخ دهند یا خیر.

2- مراحل علم آمار را در شکل زیر کامل کنید.

مراحل علم آمار

3- با درنظر گرفتن اخبار هواشناسی مراحل علم آمار را در شکل زیر کامل کنید.

 مراحل علم آمار اخبار هواشناسی

4- تفاوت آمار و علم آمار در چیست؟
آمار، مجموعه‌ای از اعداد و ارقام و اطلاعات است، در حالی که علم آمار مجموعه‌ای از روش‌هایی شامل جمع‌آوری اعداد وارقام، سازماندهی و نمایش و تحلیل و تفسیر داده و در نهایت نتیجه‌گیری و پیش بینی و قضاوت مناسب در مورد پدیده‌هاست.
5- مدیر کارخانه‌ای برای پیدا کردن تعدادکل لامپ‌های معیوب در یک ماه آینده، می‌خواهد یک تحقیق آماری انجام دهد. برای این منظور تعداد لامپ‌های معیوب را در چند روز کاری به صورت زیر جمع آوری کرده است.

کارخانهٔ لامپ سازی
کارخانهٔ لامپ سازی
روز کاری پنجم روز کاری چهارم روز کاری سوم روز کاری دوم روز کاری اول روزهای کاری
180 120 90 70 50 تعداد لامپ‌های معیوب

براساس داده‌های به دست آمده، به سؤالات زیر پاسخ دهید:
الف) روند تغییر اعداد و ارقام در این تمرین نشان دهندهٔ چه چیزی است؟
نشان‌دهنده افزایش تعداد لامپ‌های معیوب است که به نوعی مشخص می‌کند دستگاه‌های خط تولید دچار اشکال شده‌اند.
ب) در این تمرین چه چیزی به عنوان آمار محسوب می‌شود؟
جدول مربوط به تعداد لامپ‌های معیوب، آمار محسوب می‌شود.
پ) بهترین تصمیمی که مدیر کارخانه براساس «علم آمار» می‌تواند بگیرد، چیست؟
توقف یا اصلاح خط تولید لامپ‌ها *      ادامهٔ خط تولید لامپ‌ها
6- کدام جمله درست و کدام جمله نادرست است:
الف) اولین قدم در استفاده از «علم آمار»، جمع آوری داده‌هاست. درست
ب) پیش بینی و تصمیم گیری برای آینده، نتیجهٔ استفاده از «علم آمار» است. درست
پ) «علم آمار»، همان اعداد و ارقام است. نادرست
7- به شکل روبه رو توجه کنید: آیا این شکل را می‌توان به اعداد و ارقام تبدیل کرد؟ اعداد و ارقام آن چگونه‌اند؟ برای پاسخ به این سؤالات، کاربرد علم آمار در مهندسی کامپیوتر را مطالعه کنید.
بله، اعداد و ارقامی که به این تصویر نسبت داده می‌شود بر اساس رنگ و میزان روشنایی آن رنگی است که در هر پیکسل وجود دارد.

پرنده

برای مطالعه
کاربرد علم آمار در مهندسی کامپیوتر (پردازش تصویر)
هر تصویر از تعداد زیادی مربع‌های کوچک تشکیل شده است. هر یک از این مربع‌های کوچک «پیکسل» نام دارند و به هر پیکسل می‌توان یک عدد را نسبت داد که بیانگر مقدار روشنایی آن است.
در واقع هر تصویر از یک جدول عددی تشکیل می‌شود که هر یک از اعداد، مقدار روشنایی هر پیکسل را نشان می‌دهند. جدول مربوط به هر تصویر را به راحتی می‌توان به دست آورد. در اینجا نکتهٔ حایز اهمیت، کاربرد «پردازش تصویر» است.
«پردازش تصویر» یکی از موضوعات بسیار مهم در مهندسی کامپیوتر محسوب می‌شود. رشد استفاده از پردازش تصویر در سیستم‌های «کنترل هوشمند سرعت»، «خواندن اتوماتیک پلاک خودرو در طرح‌های زوج و فرد»، «طرح ترافیک» و «ثبت تخلفات خودرو» و در سال‌های اخیر مشهود بوده است. با استفاده از معیارهایی که در علم آمار وجود دارد، می‌توان به بررسی کیفیت تصاویر پرداخت و تصاویر مخدوش و نامناسب را با تصاویر حقیقی شان مقایسه کرد.

کامپیوتر

ترافیک

پلاک ماشین

8- جدول سمت راست، جدول عددی شکل سمت چپ نامیده می‌شود. اگر رنگ سبز را با عدد 3، رنگ زرد را با عدد 2، رنگ قرمز را با عدد 1 و رنگ مشکی را با عدد صفر، نشان دهیم. جدول عددی و شکل زیر را کامل کنید.

جدول

جامعه و نمونه

فعالیت (صفحهٔ ۱۵۵ کتاب درسی)

 

الف) چاقی امروزه، به عنوان یکی از مسائل مهم و اساسی در زمینهٔ سلامت افراد محسوب می‌شود. برای اطلاع بیشتر، کاربرد علم آمار در علوم پزشکی را مطالعه کنید.

برای مطالعه
کاربرد علم آمار در پزشکی (چاقی)
یکی از کاربردهای علم آمار در علوم پزشکی، بررسی موضوع چاقی است. برای اینکه میزان چاقی یک فرد را بسنجیم، از معیاری تحت عنوان، معیار «شاخص تودهٔ بدنی» استفاده می‌کنیم. این معیار از تقسیم وزن افراد $(W)$ برحسب کیلوگرم بر توان دوم قد افراد $(H)$ برحسب متر یا به عبارت دیگر $\frac{{{W}_{kg}}}{{{(Hm)}^{2}}}$ محاسبه می‌شود و براساس آن نتایج زیر به دست می‌آید:

شاخص  توده بدنی طبقه بندی
کمتر از 18/5 کم وزن
18/5 تا 24/9 وزن طبیعی
25 تا 29/9 اضافه وزن
30 تا 34/9 چاقی درجه یک
35 تا 39/9 چاقی درجه دو
بیشتر از 40 چاقی درجه سه

براساس علم آمار با استفاده از مدل‌های آماری مناسب، عوامل مؤثر بر شاخص تودهٔ بدن شناسایی می‌شود.
به عنوان مثال، عواملی همچون «رژیم غذایی ناسالم» و «کم تحرکی» می‌توانند در بالا رفتن این معیار و ایجاد بیماری چاقی مؤثر باشند. بنابراین، امروزه با توجه به تغییر شیوه‌های زندگی، از جمله ماشینی شدن و استفاده از خوراکی‌های آماده، نیاز به استفاده از رژیم غذایی سالم، عدم مصرف خوراکی‌های مضر و همچنین ورزش و فعالیت بدنی، بسیار ضروری است. به همین منظور، ورزش صبحگاهی و ایجاد بوفهٔ سالم در مدارس، گامی کوچک؛ اما مؤثر در جهت سلامت افراد است.

کاربرد علم آمار و احتمال در پزشکی
کاربرد علم آمار و احتمال در پزشکی

مثال 1
فرض کنید وزن شخصی 100 کیلوگرم و قدش 1 متر و 74 سانتی متر باشد. شاخص تودهٔ بدن شخص به صورت زیر است:

$=\frac{100}{{{(1/74)}^{2}}}=33/02$  شاخص تودهٔ بدنی

با مراجعه به جدول موجود در کاربرد علم آمار و احتمال در پزشکی، دربارهٔ چاق بودن این شخص به چه نتیجه‌ای می‌رسید؟
2- دربارهٔ چاق بودن خودتان و اعضای خانوادهٔ خود اظهار نظر کنید.

ب) شکل «الف»، افراد یک شهر را نشان می‌دهد که شامل افراد عادی و افراد چاق می‌باشند.

 افراد یک شهر
شکل الف - افراد یک شهر
با هدف به دست آوردن آمار افراد چاق و درصد این افراد، فرض کنیم بخواهیم تعداد کل افراد چاق را که در این شهر زندگی می‌کنند، بشماریم یا به عبارت دیگر سرشماری کنیم.

به نظر شما، این کار به سادگی انجام می‌شود؟
همان گونه که احتمالاً حدس زده‌اید، جمع آوری آمار تمام شهر، کار آسانی نیست.
همان گونه که در شکل «ب» دیده می‌شود، به جای شمارش کل افراد این شهر، می‌توان تعدادی از افراد شهر را انتخاب کرد و براساس آن، پیش بینی کرد که چند درصد از افراد این شهر چاق‌اند.
به کمک افراد انتخابی از شهر در شکل «ب» پیش بینی کنید که چند درصد افراد این شهر چاق‌اند.

افراد انتخابی از شهر
شکل ب - افراد انتخابی از شهر

همان طور که می‌بینید این بار پاسخ به سؤالات، با دقت بیشتر و آسان‌تر داده می‌شود و به راحتی درصد افراد چاق در زیر مجموعهٔ انتخابی قابل محاسبه است.

تعریف جامعه یا جمعیت
مجموعهٔ تمام افراد یا اشیایی که دربارهٔ یک یا چند ویژگی آنها تحقیق صورت گیرد، جامعه یا جمعیت نامیده می‌شود و هریک از این افراد یا اشیا را عضو جامعه می‌نامند.
تعریف اندازه یا حجم جامعه
تعداد اعضای جامعه را اندازهٔ جامعه یا حجم جامعه گویند. به عنوان مثال، دانش آموزان یک مدرسه می‌توانند یک جامعه باشند و هریک از دانش آموزان مدرسه عضو این جامعه هستند.
تعریف نمونه
بخشی از جامعه را که برای مطالعه انتخاب شود، نمونه گویند و هریک از افراد یا اشیای انتخاب شده را عضو نمونه گویند.
تعریف اندازه یا حجم نمونه
تعداد اعضای نمونه را اندازهٔ نمونه یا حجم نمونه گویند. به عنوان مثال دانش آموزان یک کلاس به عنوان یک نمونه از دانش آموزان مدرسه هستند و هریک از دانش آموزان کلاس، عضو نمونه محسوب می‌شوند.

صف مدرسه

دانش آموزان مدرسه

کار در کلاس (صفحهٔ ۱۵۷ کتاب درسی)

 

در نمودار روبه رو تعداد کل قطعات تولیدی دو کارخانهٔ «الف» و «ب» مشخص شده است. برای شناسایی تعداد قطعات معیوب، نمونه‌هایی از تعداد کل قطعات تولیدی انتخاب شده که در نمودار روبه رو ارائه شده است. با توجه به اعداد و ارقام موجود در نمودار، جدول صفحهٔ بعد را کامل کنید.

نمودار مربوط به قطعات تولیدی

اندازهٔ نمونه نمونه اندازهٔ جامعه عضو جامعه جامعه
1000 قطعات تولیدی انتخابی 6000 قطعات تولیدی کارخانه الف
750 قطعات تولیدی انتخابی 5000 قطعات تولیدی کارخانه ب

تمرین (صفحهٔ ۱۵۸ کتاب درسی)

 

1- می‌خواهیم دربارهٔ کیفیت محصولات تولیدی یک کارخانه، تحقیقی انجام دهیم. برای این منظور، از تعداد کل قطعات تولید شده در کارخانه که برابر با 10000 قطعه است، 100 قطعه انتخاب می‌شود. با توجه به اطلاعات موجود، جدول زیر را کامل کنید:

ویژگی مورد بررسی اندازهٔ نمونه اندازهٔ جامعه جامعه
کیفیت محصولات 100 10000 کل محصولات تولیدی کارخانه

2- کدام جمله درست و کدام جمله نادرست است:
الف) اندازهٔ جامعه کمتر از اندازهٔ نمونه است. نادرست
ب) اعضای نمونه، همان اعضای جامعه‌اند. نادرست
پ) نمونهٔ زیر مجموعه‌ای از جامعه است. درست
3- در شکل زیر، دانش آموزان یک مدرسه در صف صبحگاهی مشاهده می‌شوند.

دانش آموزان در مدرسه

هر صف افقی نشان دهندهٔ تعداد دانش آموزان یک کلاس است. جامعه و اعضای آن را مشخص کنید و دو نمونه دلخواه از این جامعه را ارائه کنید.
جامعه: کل دانش‌آموزان
اعضای جامعه: دانش‌آموزان مدرسه
نمونه1: دانش‌آموزانی که در زنگ اول و سوم به حیاط نمی‌روند.
نمونه2: دانش‌آموزانی که در روز دوشنبه، شیرکاکائو می‌آورند.

درس 2: مقدمه‌ای بر علم آمار، جامعه و نمونه