Bài 8: Mẫu số liệu ghép nhóm
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 8: Mẫu số liệu ghép nhóm — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Khái niệm mẫu số liệu ghép nhóm
Mẫu số liệu ghép nhóm là mẫu số liệu được cho dưới dạng bảng tần số của các nhóm số liệu. Mỗi nhóm là một nửa khoảng $[a_i; a_{i+1})$ với $a_i < a_{i+1}$.
- $a_i$ là đầu mút trái, $a_{i+1}$ là đầu mút phải của nhóm $[a_i; a_{i+1})$.
- Độ dài của nhóm $[a_i; a_{i+1})$ là $L = a_{i+1} - a_i$.
- Nhóm cuối cùng có thể là đoạn $[a_k; a_{k+1}]$.
II. Phương pháp ghép nhóm mẫu số liệu
- Bước 1: Tìm giá trị nhỏ nhất $x_{\min}$ và giá trị lớn nhất $x_{\max}$ trong mẫu số liệu. Tính khoảng biến thiên $R = x_{\max} - x_{\min}$.
- Bước 2: Chọn số nhóm $k$ (thường từ 5 đến 12 nhóm tùy cỡ mẫu) và xác định độ dài nhóm $L > \dfrac{R}{k}$.
- Bước 3: Xác định các nhóm $[a_1; a_2), [a_2; a_3), \dots, [a_k; a_{k+1}]$ sao cho $a_1 \le x_{\min}$ và $a_{k+1} \ge x_{\max}$.
- Bước 4: Đếm số giá trị thuộc từng nhóm (tần số $m_i$) và lập bảng tần số ghép nhóm.
III. Giá trị đại diện của nhóm
Giá trị đại diện của nhóm $[a_i; a_{i+1})$ là trung bình cộng của 2 đầu mút nhóm:
$$x_i = \dfrac{a_i + a_{i+1}}{2}$$Giá trị đại diện được dùng để đại diện cho tất cả các số liệu nằm trong nhóm đó khi tính các số đặc trưng (như số trung bình).
🔷 Dạng 1: Chuyển mẫu số liệu thô sang ghép nhóm
- Xác định miền giá trị $[x_{\min}; x_{\max}]$. Chia miền giá trị thành các nhóm bằng nhau theo yêu cầu đề bài.
- Đếm tần số số liệu rơi vào từng khoảng $[a_i; a_{i+1})$.
Khảo sát thời gian tự học (giờ/tuần) của 20 học sinh thu được dãy số liệu:
8, 12, 15, 9, 11, 14, 18, 7, 10, 13, 16, 11, 12, 8, 15, 17, 10, 14, 12, 9
Hãy ghép nhóm mẫu số liệu trên thành 4 nhóm có độ dài bằng 3, nhóm đầu tiên là $[7; 10)$.
Xem lời giải
• Các nhóm là: $[7; 10), [10; 13), [13; 16), [16; 19]$.
• Đếm số lượng:
- Nhóm $[7; 10)$: 8, 9, 7, 8, 9 $\Rightarrow 5$ học sinh.
- Nhóm $[10; 13)$: 12, 11, 10, 11, 12, 10, 12 $\Rightarrow 7$ học sinh.
- Nhóm $[13; 16)$: 15, 14, 13, 15, 14 $\Rightarrow 5$ học sinh.
- Nhóm $[16; 19]$: 18, 16, 17 $\Rightarrow 3$ học sinh.
• Bảng tần số ghép nhóm:
| Thời gian (giờ) | $[7; 10)$ | $[10; 13)$ | $[13; 16)$ | $[16; 19]$ |
|---|---|---|---|---|
| Số học sinh | 5 | 7 | 5 | 3 |
Cho bảng tần số ghép nhóm điểm thi môn Toán:
| Điểm | $[4; 6)$ | $[6; 8)$ | $[8; 10]$ |
|---|---|---|---|
| Số học sinh | 8 | 22 | 10 |
Hỏi mẫu số liệu trên khảo sát bao nhiêu học sinh? Có bao nhiêu học sinh đạt điểm từ 6 trở lên?
Xem lời giải
• Cỡ mẫu $n = 8 + 22 + 10 = 40$ học sinh.
• Số học sinh đạt điểm từ 6 trở lên thuộc nhóm $[6; 8)$ và $[8; 10]$: $22 + 10 = 32$ học sinh.
📝 Thực hành — Dạng 1
Đo chiều cao của 10 cây giống (cm): 15, 18, 22, 19, 25, 21, 16, 24, 20, 23. Chia số liệu thành 2 nhóm $[15; 20)$ và $[20; 25]$. Đếm số cây ở mỗi nhóm.
Xem lời giải
• Nhóm $[15; 20)$: 15, 18, 19, 16 $\Rightarrow 4$ cây.
• Nhóm $[20; 25]$: 22, 25, 21, 24, 20, 23 $\Rightarrow 6$ cây.
Cho các nhóm số liệu: $[10; 15), [15; 20), [20; 25), [25; 30]$. Độ dài mỗi nhóm bằng bao nhiêu?
Xem lời giải
Độ dài mỗi nhóm $L = 15 - 10 = 5$.
🔷 Dạng 2: Xác định giá trị đại diện và độ dài nhóm
- Giá trị đại diện nhóm $[a; b)$ là $x = \dfrac{a+b}{2}$.
- Độ dài nhóm là $L = b - a$.
Tính giá trị đại diện của các nhóm số liệu sau: $[0; 10), [10; 20), [20; 30), [30; 40]$.
Xem lời giải
• $x_1 = \dfrac{0 + 10}{2} = 5$.
• $x_2 = \dfrac{10 + 20}{2} = 15$.
• $x_3 = \dfrac{20 + 30}{2} = 25$.
• $x_4 = \dfrac{30 + 40}{2} = 35$.
Biết giá trị đại diện của nhóm $[a; b)$ là $25$ và độ dài nhóm là $10$. Tìm $a$ và $b$.
Xem lời giải
Ta có hệ phương trình: $\begin{cases} \dfrac{a+b}{2} = 25 \\ b - a = 10 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} a + b = 50 \\ b - a = 10 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} a = 20 \\ b = 30 \end{cases}$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Tìm giá trị đại diện của nhóm $[150; 160)$.
Xem lời giải
$x = \dfrac{150 + 160}{2} = 155$.
Nhóm $[35; 45)$ có độ dài $L$ bằng bao nhiêu?
Xem lời giải
$L = 45 - 35 = 10$.
🔷 Dạng 3: Lập bảng tần số ghép nhóm & tích lũy
- Tần số tích lũy $cf_i$ của nhóm thứ $i$ là tổng tần số của nhóm đó và tất cả các nhóm đứng trước nó: $$cf_i = m_1 + m_2 + \dots + m_i$$
- Tần số tương đối $f_i = \dfrac{m_i}{n} \cdot 100\%$.
Cho bảng tần số ghép nhóm khối lượng (kg) của 30 quả dưa hấu:
| Khối lượng (kg) | $[2; 3)$ | $[3; 4)$ | $[4; 5)$ | $[5; 6]$ |
|---|---|---|---|---|
| Tần số $m_i$ | 4 | 12 | 10 | 4 |
Hãy tính tần số tích lũy cho từng nhóm.
Xem lời giải
• Nhóm 1 $[2; 3)$: $cf_1 = 4$.
• Nhóm 2 $[3; 4)$: $cf_2 = 4 + 12 = 16$.
• Nhóm 3 $[4; 5)$: $cf_3 = 16 + 10 = 26$.
• Nhóm 4 $[5; 6]$: $cf_4 = 26 + 4 = 30 = n$.
Tính tỉ lệ phần trăm quả dưa hấu có khối lượng từ 3 kg đến dưới 5 kg trong Ví dụ 1.
Xem lời giải
Số quả dưa từ 3 kg đến dưới 5 kg thuộc nhóm 2 $[3; 4)$ và nhóm 3 $[4; 5)$: $12 + 10 = 22$ quả.
Tỉ lệ phần trăm: $\dfrac{22}{30} \cdot 100\% \approx 73.33\%$.
📝 Thực hành — Dạng 3
Một mẫu số liệu có 50 giá trị được chia làm 3 nhóm có tần số $m_1 = 15, m_2 = 25, m_3 = 10$. Tính tần số tương đối (%) của nhóm 2.
Xem lời giải
$f_2 = \dfrac{25}{50} \cdot 100\% = 50\%$.
Cho các tần số nhóm: $m_1 = 6, m_2 = 14, m_3 = 20$. Tính $cf_2$.
Xem lời giải
$cf_2 = m_1 + m_2 = 6 + 14 = 20$.
🔷 Dạng 4: Đọc và Phân tích bảng ghép nhóm
- Nhận biết nhóm có tần số lớn nhất (nhóm chứa mốt).
- Xác định số phần tử nằm trong khoảng yêu cầu của đề bài.
Cho bảng thống kê tuổi thọ (năm) của 50 bóng đèn điện tử:
| Tuổi thọ (năm) | $[1; 3)$ | $[3; 5)$ | $[5; 7)$ | $[7; 9]$ |
|---|---|---|---|---|
| Số bóng đèn | 5 | 18 | 20 | 7 |
a) Nhóm nào có số bóng đèn lớn nhất?
b) Tính số bóng đèn có tuổi thọ từ 5 năm trở lên.
Xem lời giải
a) Nhóm có số bóng đèn lớn nhất là nhóm $[5; 7)$ với $20$ bóng đèn.
b) Tuổi thọ từ 5 năm trở lên gồm nhóm $[5; 7)$ và $[7; 9]$: $20 + 7 = 27$ bóng đèn.
Biết tuổi thọ trung bình thiết kế là 4 năm. Có bao nhiêu bóng đèn bị hỏng trước mốc 3 năm?
Xem lời giải
Số bóng đèn bị hỏng trước mốc 3 năm thuộc nhóm $[1; 3)$: có $5$ bóng đèn.
📝 Thực hành — Dạng 4
Khảo sát thời gian làm bài của 40 học sinh: 10 em làm dưới 15 phút, 20 em làm từ 15 đến dưới 30 phút, 10 em làm từ 30 đến 45 phút. Nhóm nào có tần số lớn nhất?
Xem lời giải
Nhóm $[15; 30)$ có tần số lớn nhất bằng $20$.
Tỉ lệ học sinh làm bài dưới 15 phút là bao nhiêu %?
Xem lời giải
$\dfrac{10}{40} \cdot 100\% = 25\%$.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Cho dãy số liệu về chiều cao (cm) của 12 học sinh: 152, 155, 160, 158, 162, 165, 153, 156, 161, 168, 157, 164. Ghép dãy số liệu thành 3 nhóm có độ dài bằng 6, bắt đầu từ 150.
Xem lời giải
• Nhóm $[150; 156)$: 152, 155, 153 $\Rightarrow 3$ học sinh.
• Nhóm $[156; 162)$: 160, 158, 156, 161, 157 $\Rightarrow 5$ học sinh.
• Nhóm $[162; 168]$: 162, 165, 168, 164 $\Rightarrow 4$ học sinh.
Bài 2. Tính giá trị đại diện của nhóm $[10; 20)$ và $[20; 30)$.
Xem lời giải
$x_1 = \dfrac{10+20}{2} = 15$; $x_2 = \dfrac{20+30}{2} = 25$.
Bài 3. Một mẫu số liệu được chia thành các nhóm $[5; 10), [10; 15), [15; 20)$. Tính độ dài mỗi nhóm.
Xem lời giải
Độ dài mỗi nhóm $L = 10 - 5 = 5$.
Bài 4. Cho các tần số $m_1 = 5, m_2 = 15, m_3 = 20, m_4 = 10$. Tính cỡ mẫu $n$ và tần số tích lũy $cf_3$.
Xem lời giải
$n = 5 + 15 + 20 + 10 = 50$. $cf_3 = 5 + 15 + 20 = 40$.
Bài 5. Tìm $x$ biết nhóm $[x; x+10)$ có giá trị đại diện bằng 45.
Xem lời giải
$\dfrac{x + (x+10)}{2} = 45 \Leftrightarrow 2x + 10 = 90 \Leftrightarrow 2x = 80 \Leftrightarrow x = 40$.
Bài 6. Một cuộc điều tra mức thu nhập (triệu đồng/tháng) thu được bảng tần số: nhóm $[5; 10)$ có 12 người, nhóm $[10; 15)$ có 28 người, nhóm $[15; 20]$ có 10 người. Tính tỉ lệ phần trăm người có thu nhập từ 10 triệu đồng trở lên.
Xem lời giải
Tổng số người $n = 12 + 28 + 10 = 50$. Số người thu nhập $\ge 10$ triệu: $28 + 10 = 38$ người.
Tỉ lệ $% = \dfrac{38}{50} \cdot 100\% = 76\%$.
Bài 7. Cho khoảng biến thiên $R = 32$. Nếu chia mẫu số liệu thành các nhóm có độ dài bằng 5 thì cần ít nhất bao nhiêu nhóm?
Xem lời giải
Số nhóm $k \ge \dfrac{R}{L} = \dfrac{32}{5} = 6.4 \Rightarrow$ Cần ít nhất $7$ nhóm.
Bài 8. Nêu điểm khác nhau giữa nhóm $[a; b)$ và đoạn $[a; b]$ trong mẫu số liệu ghép nhóm.
Xem lời giải
• Nhóm $[a; b)$ lấy các giá trị $x$ thỏa mãn $a \le x < b$ (không chứa điểm $b$).
• Đoạn $[a; b]$ lấy các giá trị $x$ thỏa mãn $a \le x \le b$ (chứa cả điểm $b$).
Bài 9. Thống kê thời gian xem tivi của 40 học sinh thu được 4 nhóm có tần số tương ứng là $m_1 = 8, m_2 = 16, m_3 = 12, m_4 = 4$. Nhóm nào chứa số học sinh đông nhất?
Xem lời giải
Nhóm thứ hai (với $m_2 = 16$).
Bài 10. Cho mẫu số liệu ghép nhóm gồm 5 nhóm có tần số $m_1=10, m_2=15, m_3=20, m_4=12, m_5=3$. Xác định tần số tích lũy $cf_5$.
Xem lời giải
$cf_5 = 10 + 15 + 20 + 12 + 3 = 60 = n$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Mẫu số liệu ghép nhóm. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Mẫu số liệu ghép nhóm
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →