Giải bài tập Bài 4: Các số đặc trưng đo mức độ phân tán của mẫu số liệu (Chân trời)
——— ============ ————–
Giải bài 1 trang 124 – Toán 10 CT (C6-B4) – CTST
Hãy chọn ngẫu nhiên trong lớp ra 5 bạn nam và 5 bạn nữ rồi do chiều cao các bạn đó. So sánh xem chiều cao của các bạn năm hay các bạn nữ đồng đều hơn.
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 1
Phương pháp giải
Từ mẫu số liệu so sánh hai giá trị: Khoảng biến thiên hoặc khoảng tứ phân vị.
+ Nếu trong mẫu không có số liệu nào quá lớn hay quá nhỏ => so sánh khoảng biến thiên
+ Nếu trong mẫu có 1 số liệu quá lớn hoặc quá nhỏ => so sánh khoảng tứ phân vị.
Lời giải chi tiết
Chiều cao 5 HS nam |
170 |
164 |
172 |
168 |
176 |
Chiều cao 5 HS nữ |
155 |
152 |
157 |
162 |
160 |
+) Khoảng biến thiên chiều cao của các học sinh nam là: \(176 – 164 = 12\)
+) Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Bước 1: Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \(164,168,170,172,176\)
Bước 2: \(n = 5\), là số lẻ nên \({Q_2} = {M_e} = 170\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu \(164,168\). Do đó \({Q_1} = \frac{1}{2}(164 + 168) = 166\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu \(172,176\). Do đó \({Q_3} = \frac{1}{2}(172 + 176) = 174\)
Khoảng tứ phân vị \({\Delta _Q} = 174 – 166 = 8\)
+) Khoảng biến thiên chiều cao của các học sinh nữ là: \(162 – 152 = 10\)
+) Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Bước 1: Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \(152,155,157,160,162\)
Bước 2: \(n = 5\), là số lẻ nên \({Q_2} = {M_e} = 157\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu \(152,155\). Do đó \({Q_1} = \frac{1}{2}(152 + 155) = 153,5\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu \(160,162\). Do đó \({Q_3} = \frac{1}{2}(160 + 162) = 161\)
Khoảng tứ phân vị \({\Delta _Q} = 161 – 153,5 = 7,5\)
Kết luận: So sánh khoảng biến thiên hay tứ phân vị thì theo mẫu số liệu trên, chiều cao của 5 bạn nữ là đồng đều hơn.
Giải bài 2 trang 124 – Toán 10 CT (C6-B4)
Hãy tìm độ lệch chuẩn, khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị và các giá trị ngoại lệ của các mẫu số liệu sau:
a) 6; 8; 3; 4; 5; 6; 7; 2; 4.
b) 13; 37; 64; 12; 26; 43; 29; 23.
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 2
Phương pháp giải
Cho mẫu số liệu \({x_1},{x_2},…,{x_n}.\)
+) số trung bình \(\overline x = \frac{{{x_1} + {x_2} + … + {x_n}}}{n}\)
+) phương sai \({S^2} = \frac{1}{n}\left[ {{{\left( {{x_1} – \overline x } \right)}^2} + {{\left( {{x_2} – \overline x } \right)}^2} + … + {{\left( {{x_n} – \overline x } \right)}^2}} \right]\) hoặc \({S^2} = \frac{1}{n}\left( {{x_1}^2 + {x_2}^2 + … + {x_n}^2} \right) – {\overline x ^2}\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \({X_1},{X_2},…,{X_n}\)
+) Khoảng biến thiên: \(R = {X_n} – {X_1}\)
Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Bước 1: Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \({X_1},{X_2},…,{X_n}\)
Bước 2: \({Q_2} = {M_e} = \left\{ \begin{array}{l}{X_{k + 1}}\quad \quad \quad \quad \quad (n = 2k + 1)\\\frac{1}{2}({X_k} + {X_{k + 1}})\quad \;\,(n = 2k)\end{array} \right.\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu đã sắp xếp bên trái \({Q_2}\) (không bao gồm \({Q_2}\) nếu n lẻ)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu đã sắp xếp bên phải \({Q_2}\) (không bao gồm \({Q_2}\) nếu n lẻ)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = {Q_3} – {Q_1}\)
+) x là giá trị ngoại lệ trong mẫu nếu \(x > {Q_3} + 1,5{\Delta _Q}\) hoặc \(x < {Q_1} – 1,5{\Delta _Q}\)
Lời giải chi tiết
a)
+) Số trung bình \(\overline x = \frac{{6 + 8 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 2 + 4}}{9} = 5\)
+) phương sai hoặc \({S^2} = \frac{1}{9}\left( {{6^2} + {8^2} + … + {4^2}} \right) – {5^2} = \frac{{10}}{3}\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {\frac{{10}}{3}} \approx 1,8\)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: 2; 3; 4; 4; 5; 6; 6; 7; 8.
+) Khoảng biến thiên: \(R = 8 – 2 = 6\)
Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
\({Q_2} = {M_e} = 5\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu 2; 3; 4; 4. Do đó \({Q_1} = 3,5\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu: 6; 6; 7; 8. Do đó \({Q_3} = 6,5\)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = 6,5 – 3,5 = 3\)
+) x là giá trị ngoại lệ trong mẫu nếu \(x > 6,5 + 1,5.3 = 11\) hoặc \(x < 3,5 – 1,5.3 = – 1\)
Vậy không có giá trị ngoại lệ trong mẫu số liệu trên.
b)
+) Số trung bình \(\overline x = \frac{{13 + 37 + 64 + 12 + 26 + 43 + 29 + 23}}{8} = 30,875\)
+) phương sai hoặc \({S^2} = \frac{1}{8}\left( {{{13}^2} + {{37}^2} + … + {{23}^2}} \right) – 30,{875^2} \approx 255,8\)
=> Độ lệch chuẩn \(S \approx 16\)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: 12; 13; 23; 26; 29; 37; 43; 64.
+) Khoảng biến thiên: \(R = 64 – 12 = 52\)
Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
\({Q_2} = {M_e} = 27,5\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu 12; 13; 23; 26. Do đó \({Q_1} = 18\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu: 29; 37; 43; 64. Do đó \({Q_3} = 40\)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = 40 – 18 = 22\)
+) x là giá trị ngoại lệ trong mẫu nếu \(x > 40 + 1,5.22 = 73\) hoặc \(x < 18 – 1,5.22 = – 15\)
Vậy không có giá trị ngoại lệ trong mẫu số liệu trên.
Giải bài 3 trang 125 – Toán 10 CT (C6-B4)
Hãy tìm độ lệch chuẩn, khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị của các mẫu số liệu sau:
a)
Giá trị |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
Tần số |
10 |
20 |
30 |
20 |
10 |
b)
Giá trị |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Tần số |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 3
Phương pháp giải
Cho bảng số liệu:
Giá trị | \({x_1}\) | \({x_2}\) | … | \({x_m}\) |
Tần số | \({f_1}\) | \({f_2}\) | … | \({f_m}\) |
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{{x_1}.{f_1} + {x_2}.{f_2} + … + {x_m}.{f_m}}}{{{f_1} + {f_2} + … + {f_m}}}\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{n}\left( {{f_1}.{x_1}^2 + {f_2}..{x_2}^2 + … + {f_n}..{x_n}^2} \right) – {\overline x ^2}\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \({X_1},{X_2},…,{X_n}\)
+) Khoảng biến thiên: \(R = {X_n} – {X_1}\)
Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = {Q_3} – {Q_1}\)
Lời giải chi tiết
a) +) Số trung bình \(\overline x = \frac{{ – 2.10 + ( – 1).10 + 0.30 + 1.20 + 2.10}}{{10 + 20 + 30 + 20 + 10}} = 0\)
+) phương sai hoặc \({S^2} = \frac{1}{9}\left( {10.{{( – 2)}^2} + 10.{{( – 1)}^2} + … + {{10.2}^2}} \right) – {0^2} \approx 13,33\)
=> Độ lệch chuẩn \(S \approx 3,65\)
+) Khoảng biến thiên: \(R = 2 – ( – 2) = 4\)
Tứ phân vị: \({Q_2} = 0;{Q_1} = – 1;{Q_3} = 1\)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = 1 – ( – 1) = 2\)
b) Giả sử cỡ mẫu \(n = 10\). Khi đó mẫu số liệu trở thành:
Giá trị |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Tần số |
1 |
2 |
4 |
2 |
1 |
+) Số trung bình \(\overline x = \frac{{0.0,1 + 1.0,2 + 2.0,4 + 3.0,2 + 4.0,1}}{{0,1 + 0,2 + 0,4 + 0,2 + 0,1}} = 2\)
+) phương sai hoặc \({S^2} = \frac{1}{1}\left( {0,{{1.0}^2} + 0,{{2.1}^2} + … + 0,{{1.4}^2}} \right) – {2^2} = 1,2\)
=> Độ lệch chuẩn \(S \approx 1,1\)
+) Khoảng biến thiên: \(R = 4 – 0 = 4\)
Tứ phân vị: \({Q_2} = 2;{Q_1} = 1;{Q_3} = 3\)
+) Khoảng tứ phân vị: \({\Delta _Q} = 3 – 1 = 2\)
Giải bài 4 trang 125 – Toán 10 CT (C6-B4)
Hãy so sánh số trung bình, phương sai và độ lệch chuẩn của ba mẫu só liệu sau:
Mẫu 1: 0,1; 0,3; 0,5; 0,5; 0,3; 0,7.
Mẫu 2: 1,1; 1, 3; 1,5; 1,5; 1,3; 1,7.
Mẫu 3: 1; 3; 5; 5; 3; 7.
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 4
Phương pháp giải
+) số trung bình \(\overline x = \frac{{{x_1} + {x_2} + … + {x_n}}}{n}\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{n}\left[ {{{\left( {{x_1} – \overline x } \right)}^2} + {{\left( {{x_2} – \overline x } \right)}^2} + … + {{\left( {{x_n} – \overline x } \right)}^2}} \right]\) hoặc \({S^2} = \frac{1}{n}\left( {{x_1}^2 + {x_2}^2 + … + {x_n}^2} \right) – {\overline x ^2}\)
+) Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \)
Lời giải chi tiết
Mẫu 1:
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{0,1 + 0,3 + 0,5 + 0,5 + 0,3 + 0,7}}{6} = 0,4\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{6}\left( {0,{1^2} + 0,{3^2} + 0,{5^2} + 0,{5^2} + 0,{3^2} + 0,{7^2}} \right) – 0,{4^2} \approx 0,0367\)
+) Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \approx 0,19\)
Mẫu 2:
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{1,1 + 1,3 + 1,5 + 1,5 + 1,3 + 1,7}}{6} = 1,4\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{6}\left( {1,{1^2} + 1,{3^2} + 1,{5^2} + 1,{5^2} + 1,{3^2} + 1,{7^2}} \right) – 1,{4^2} \approx 0,0367\)
+) Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \approx 0,19\)
Mẫu 3:
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{1 + 3 + 5 + 5 + 3 + 7}}{6} = 4\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{6}\left( {{1^2} + {3^2} + {5^2} + {5^2} + {3^2} + {7^2}} \right) – {4^2} \approx 3,67\)
+) Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \approx 1,9\)
Kết luận:
Số liệu ở mẫu 2 hơn số liệu ở mẫu 1 là 1 đơn vị, số trung bình của mẫu 2 hơn số trung bình mẫu 1 là 1 đơn vị, còn phương sai và độ lệch chuẩn là như nhau.
Số liệu ở mẫu 3 gấp 10 lần số liệu mẫu 1, số trung bình, phương sai và độ lệch chuẩn của mẫu 3 lần lượt gấp 10 lần, 100 lần và 10 lần mẫu 1.
Giải bài 5 trang 125 – Toán 10 CT (C6-B4)
Sản lượng lúa các năm từ 2014 đến 2018 của hai tỉnh Thái Bình và Hậu Giang được cho ở bảng sau (đơn vị nghìn tấn):
Năm Tỉnh |
2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
Thái Bình | 1061,9 | 1061,9 | 1053,6 | 942,6 | 1030,4 |
Hậu Giang | 1204,6 | 1293,1 | 1231,0 | 1261,0 | 1246,1 |
a) Hãy tính độ lệch chuẩn và khoảng biến thiên của sản lượng lúa từng tỉnh.
b) Tỉnh nào có sản lượng lúa ổn định hơn? Tại sao?
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 5
Phương pháp giải
a)
+) Tình độ lệch chuẩn:
Bước 1: Tìm số trung bình \(\overline x = \frac{{{x_1} + {x_2} + … + {x_n}}}{n}\)
Bước 2: Tính phương sai \({S^2} = \frac{1}{n}\left[ {{{\left( {{x_1} – \overline x } \right)}^2} + {{\left( {{x_2} – \overline x } \right)}^2} + … + {{\left( {{x_n} – \overline x } \right)}^2}} \right]\) hoặc \({S^2} = \frac{1}{n}\left( {{x_1}^2 + {x_2}^2 + … + {x_n}^2} \right) – {\overline x ^2}\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \)
+) Khoảng biến thiên = số liệu lớn nhất – số liệu nhỏ nhất
b)
So sánh khoảng biến thiên và độ lệch chuẩn, tỉnh nào có khoảng biến thiên và độ lệch chuẩn nhỏ hơn thì có sản lượng lúa ổn định hơn.
Lời giải chi tiết
a)
Tỉnh Thái Bình:
Số trung bình \(\overline x = \frac{{1061,9 + 1061,9 + 1053,6 + 942,6 + 1030,4}}{5} = 1030,08\)
Phương sai \({S^2} = \frac{1}{5}\left( {1061,{9^2} + 1061,{9^2} + 1053,{6^2} + 942,{6^2} + 1030,{4^2}} \right) – 1030,{08^2} = 2046,2\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \approx 45,2\)
+) Khoảng biến thiên \(R = 1061,9 – 942,6 = 119,3\)
Tỉnh Hậu Giang:
Số trung bình \(\overline x = \frac{{1204,6 + 1293,1 + 1231,0 + 1261,0 + 1246,1}}{5} = 1247,16\)
Phương sai \({S^2} = \frac{1}{6}\left( {1204,{6^2} + 1293,{1^2} + 1231,{0^2} + 1261,{0^2} + 1246,{1^2}} \right) – 1247,{16^2} = 875,13\)
=> Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \approx 29,6\)
+) Khoảng biến thiên \(R = 1293,1 – 1204,6 = 88,5\)
b)
So sánh khoảng biến thiên và độ lệch chuẩn ta đều thấy tỉnh Hậu Giang có sản lượng lúa ổn định hơn.
Giải bài 6 trang 125 – Toán 10 CT (C6-B4)
Kết quả điều tra mức lương hằng tháng của một số công nhân của hai nhà máy A và B được cho ở bảng sau (đơn vị: triệu đồng):
Công nhân nhà máy A |
4 |
5 |
5 |
47 |
5 |
6 |
4 |
4 |
|
Công nhân nhà máy B |
2 |
9 |
9 |
8 |
10 |
9 |
9 |
11 |
9 |
a) Hãy tìm số trung bình, mốt, tứ phân vị và độ lệch chuẩn của hai mẫu số liệu lấy từ nhà máy A và nhà máy B.
b) Hãy tìm các giá trị ngoại lệ trong mỗi mẫu số liệu trên. Công nhân nhà máy nào có mức lương cao hơn? Tại sao?
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 6
Phương pháp giải
a)
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{{x_1} + {x_2} + … + {x_n}}}{n}\)
+) Mốt: là giá trị xuất hiện nhiều nhất trong mẫu số liệu.
+) Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: \({X_1},{X_2},…,{X_n}\)
\({Q_2} = {M_e} = \left\{ \begin{array}{l}{X_{k + 1}}\quad \quad \quad \quad \quad (n = 2k + 1)\\\frac{1}{2}({X_k} + {X_{k + 1}})\quad \;\,(n = 2k)\end{array} \right.\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu đã sắp xếp bên trái \({Q_2}\) (không bao gồm \({Q_2}\) nếu n lẻ)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu đã sắp xếp bên phải \({Q_2}\) (không bao gồm \({Q_2}\) nếu n lẻ)
+) Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} \)
Tính phương sai \({S^2} = \frac{1}{n}\left( {{x_1}^2 + {x_2}^2 + … + {x_n}^2} \right) – {\overline x ^2}\)
b)
+) x là giá trị ngoại lệ nếu \(x > {Q_3} + 1,5.{\Delta _Q}\) hoặc \(x < {Q_1} – 1,5.{\Delta _Q}\)
+) So sánh trung vị (do một mẫu có số liệu quá lớn so với các số liệu khác): nhà máy nào có trung vị lớn hơn thì có mức lương cao hơn.
Lời giải chi tiết
a) Nhà máy A:
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{4 + 5 + 5 + 47 + 5 + 6 + 4 + 4}}{8} = 10\)
+) Mốt: \({M_o} = 4,{M_o} = 5\)
+) Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: 4; 4; 4; 5; 5; 5; 6; 47.
\({Q_2} = {M_e} = 5\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu: 4; 4; 4; 5. Do đó \({Q_1} = 4\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu: 5; 5; 6; 47. Do đó \({Q_3} = 5,5\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{8}\left( {{4^2} + {5^2} + … + {4^2}} \right) – {10^2} = 196\) => Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} = 14\)
Nhà máy B:
+) Số trung bình: \(\overline x = \frac{{2 + 9 + 9 + 8 + 10 + 9 + 9 + 11 + 9}}{9} = 8,4\)
+) Mốt: \({M_o} = 9\)
+) Tứ phân vị: \({Q_1},{Q_2},{Q_3}\)
Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm: 2; 8; 9; 9; 9; 9; 9; 10; 11
\({Q_2} = {M_e} = 9\)
\({Q_1}\) là trung vị của nửa số liệu: 2; 8; 9; 9. Do đó \({Q_1} = 8,5\)
\({Q_3}\) là trung vị của nửa số liệu: 9; 9; 10; 11. Do đó \({Q_3} = 9,5\)
+) Phương sai \({S^2} = \frac{1}{9}\left( {{2^2} + {9^2} + … + {9^2}} \right) – 8,{4^2} = 6,55\) => Độ lệch chuẩn \(S = \sqrt {{S^2}} = 2,56\)
b)
Nhà máy A có: \({\Delta _Q} = 1,5\)
Vậy giá trị ngoại lệ \(x > 5,5 + 1,5.1,5 = 7,75\) hoặc \(x < 4 – 1,5.1,5 = 1,75\) là 47.
Nhà máy B có: \({\Delta _Q} = 1\)
Vậy giá trị ngoại lệ \(x > 9,5 + 1,5.1 = 11\) hoặc \(x < 8,5 – 1,5.1 = 7\) là 2.
Ta so sánh trung vị: \(9 > 5\), do dó công nhân nhà máy B có mức lương cao hơn.
Chú ý
Ta không so sánh số trung bình vì có giá trị 47 quá lớn so với các giá trị còn lại.
Trả lời