Bài 14: Các số đặc trưng đo độ phân tán
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 14: Các số đặc trưng đo độ phân tán — SGK Toán 10 Kết nối tri thức.
I. Lý thuyết trọng tâm
1. Khoảng biến thiên ($R$)
• Khoảng biến thiên, kí hiệu là $R$, là hiệu giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của mẫu số liệu:
$R = x_{max} - x_{min}$
• Ý nghĩa: Đo độ rộng của mẫu số liệu. Tuy nhiên khoảng biến thiên dễ bị ảnh hưởng bởi giá trị bất thường.
2. Khoảng tứ phân vị ($Delta_Q$)
• Khoảng tứ phân vị, kí hiệu là $\Delta_Q$, là hiệu giữa tứ phân vị thứ ba $Q_3$ và tứ phân vị thứ nhất $Q_1$:
$\Delta_Q = Q_3 - Q_1$
• Giá trị bất thường (outlier): Giá trị $x$ trong mẫu số liệu được coi là giá trị bất thường nếu $x < Q_1 - 1,5\Delta_Q$ hoặc $x > Q_3 + 1,5\Delta_Q$.
3. Phương sai & Độ lệch chuẩn
• Phương sai của mẫu số liệu $x_1, x_2, ..., x_n$ có số trung bình $\bar{x}$ là:
$s^2 = \frac{(x_1 - \bar{x})^2 + (x_2 - \bar{x})^2 + ... + (x_n - \bar{x})^2}{n}$
• Độ lệch chuẩn là căn bậc hai đại số của phương sai:
$s = \sqrt{s^2}$
• Ý nghĩa: Phương sai và độ lệch chuẩn đo mức độ chênh lệch của các giá trị so với số trung bình. Độ lệch chuẩn càng nhỏ thì mẫu số liệu càng đồng đều, ít phân tán.
🔷 Dạng 1: Tính Khoảng biến thiên & Khoảng tứ phân vị
Cho mẫu số liệu: $2, 5, 6, 8, 11, 15, 20$. Tìm khoảng biến thiên $R$ và khoảng tứ phân vị $\Delta_Q$.
Xem lời giải
• Khoảng biến thiên: $R = x_{max} - x_{min} = 20 - 2 = 18$.
• Mẫu số liệu đã sắp xếp ($n = 7$): $Q_2 = 8$.
• $Q_1 = 5$, $Q_3 = 15$.
• Khoảng tứ phân vị $\Delta_Q = Q_3 - Q_1 = 15 - 5 = 10$.
📝 Thực hành — Dạng 1
Mẫu số liệu nhiệt độ trong tuần: $25, 27, 26, 28, 30, 29, 35$. Tìm các giá trị bất thường nếu có.
Xem lời giải
• Sắp xếp: $25, 26, 27, 28, 29, 30, 35$.
• $Q_2 = 28$, $Q_1 = 26$, $Q_3 = 30 \Rightarrow \Delta_Q = 30 - 26 = 4$.
• $Q_1 - 1,5\Delta_Q = 26 - 6 = 20$; $Q_3 + 1,5\Delta_Q = 30 + 6 = 36$.
Tất cả các số liệu đều nằm trong $[20; 36]$ nên mẫu số liệu không có giá trị bất thường.
🔷 Dạng 2: Tính Phương sai s² & Độ lệch chuẩn s
Tính phương sai và độ lệch chuẩn của mẫu số liệu: $3, 5, 7, 9$.
Xem lời giải
• Số trung bình $\bar{x} = \frac{3 + 5 + 7 + 9}{4} = 6$.
• Phương sai $s^2 = \frac{(3-6)^2 + (5-6)^2 + (7-6)^2 + (9-6)^2}{4} = \frac{9 + 1 + 1 + 9}{4} = 5$.
• Độ lệch chuẩn $s = \sqrt{5} \approx 2,24$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Mẫu số liệu số điểm đạt được trong 5 lần bắn của một xạ thủ: $8, 9, 10, 9, 9$. Tính độ lệch chuẩn.
Xem lời giải
• $\bar{x} = \frac{8 + 9 + 10 + 9 + 9}{5} = 9$.
• $s^2 = \frac{(8-9)^2 + 3(9-9)^2 + (10-9)^2}{5} = \frac{1 + 0 + 1}{5} = 0,4$.
• $s = \sqrt{0,4} \approx 0,63$.
🔷 Dạng 3: So sánh độ phân tán của hai mẫu số liệu
Điểm số 5 lần thi của hai bạn An và Bình có cùng điểm trung bình $\bar{x} = 8$. Độ lệch chuẩn điểm của An là $s_A = 0,5$, của Bình là $s_B = 1,8$. Bạn nào có phong độ thi đấu ổn định hơn?
Xem lời giải
• Vì $s_A = 0,5 < s_B = 1,8$ nên điểm số của An ít phân tán hơn so với điểm số của Bình.
• Vậy bạn An có phong độ thi đấu ổn định hơn.
📝 Thực hành — Dạng 3
Hai máy A và B cùng đóng gói các bao đường 50kg. Số kg thực tế 5 bao của máy A có độ lệch chuẩn $s_A = 0,1$ kg, máy B có $s_B = 0,4$ kg. Máy nào đóng gói đồng đều hơn?
Xem lời giải
• Do $s_A = 0,1 < s_B = 0,4$ nên máy A đóng gói đồng đều hơn máy B.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Mẫu số liệu năng suất ngô (tấn/ha) tại 6 hộ nông dân là: $6,5; 6,8; 7,0; 6,6; 6,9; 7,2$.
Tính khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị, phương sai và độ lệch chuẩn của mẫu số liệu trên.
Xem lời giải
• $R = 7,2 - 6,5 = 0,7$.
• Sắp xếp: $6,5; 6,6; 6,8; 6,9; 7,0; 7,2$. $Q_1 = 6,6, Q_3 = 7,0 \Rightarrow \Delta_Q = 0,4$.
• $\bar{x} = \frac{41}{6} \approx 6,833$.
• $s^2 \approx 0,0555$, $s \approx 0,236$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Các số đặc trưng đo độ phân tán. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Các số đặc trưng đo độ phân tán
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →