Ôn chương 3 - Toán 11
Lý thuyết tổng hợp và bài tập có lời giải Ôn chương 3 - Toán 11 — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Tóm tắt kiến thức trọng tâm Chương III
- Số trung bình $\bar{x}$: Đại diện cho giá trị trung bình toàn bộ mẫu số liệu.
- Trung vị $M_e$ ($Q_2$): Điểm chia mẫu số liệu thành 2 phần bằng nhau.
- Tứ phân vị $Q_1, Q_3$: Điểm chia mẫu số liệu thành 4 phần bằng nhau.
- Mốt $M_o$: Đại diện cho giá trị có độ tập trung lớn nhất (tần số cao nhất).
II. Tổng hợp công thức các số đặc trưng
| Số đặc trưng | Công thức | Điều kiện chọn nhóm $p$ |
|---|---|---|
| Số trung bình $\bar{x}$ | $\bar{x} = \dfrac{\sum m_i x_i}{n}$ | $x_i = \dfrac{a_i + a_{i+1}}{2}$ |
| Trung vị $M_e$ | $M_e = a_p + \dfrac{n/2 - cf_{p-1}}{m_p} \cdot h$ | $cf_p \ge \dfrac{n}{2}$ |
| Tứ phân vị $Q_1$ | $Q_1 = a_p + \dfrac{n/4 - cf_{p-1}}{m_p} \cdot h$ | $cf_p \ge \dfrac{n}{4}$ |
| Tứ phân vị $Q_3$ | $Q_3 = a_p + \dfrac{3n/4 - cf_{p-1}}{m_p} \cdot h$ | $cf_p \ge \dfrac{3n}{4}$ |
| Mốt $M_o$ | $M_o = a_j + \dfrac{m_j - m_{j-1}}{(m_j - m_{j-1}) + (m_j - m_{j+1})} \cdot h$ | $m_j = \max(m_i)$ |
🔷 Dạng 1: Lập bảng ghép nhóm & Tính $\bar{x}$
- Xác định giá trị đại diện $x_i = \dfrac{a_i + a_{i+1}}{2}$.
- Áp dụng $\bar{x} = \dfrac{\sum m_i x_i}{n}$.
Cho mẫu ghép nhóm về thời gian hoàn thành công việc (phút) của 50 công nhân:
| Thời gian (phút) | $[10; 20)$ | $[20; 30)$ | $[30; 40)$ | $[40; 50]$ |
|---|---|---|---|---|
| Số công nhân | 8 | 20 | 15 | 7 |
Tính thời gian làm việc trung bình.
Xem lời giải
$x_1 = 15, x_2 = 25, x_3 = 35, x_4 = 45$. $n = 50$.
$$\bar{x} = \dfrac{8(15) + 20(25) + 15(35) + 7(45)}{50} = \dfrac{120 + 500 + 525 + 315}{50} = \dfrac{1460}{50} = 29.2 \text{ phút}$$Nếu nhóm $[20; 30)$ tăng thêm 5 người thì số trung bình mới là bao nhiêu?
Xem lời giải
Cỡ mẫu mới $n' = 55$. Tổng số phút mới $= 1460 + 5(25) = 1460 + 125 = 1585$.
$\bar{x}' = \dfrac{1585}{55} \approx 28.82$ phút.
📝 Thực hành — Dạng 1
Cho 3 nhóm số liệu ghép nhóm: $[0; 10)$ có 5 phần tử, $[10; 20)$ có 10 phần tử, $[20; 30]$ có 5 phần tử. Tính $\bar{x}$.
Xem lời giải
$x_1 = 5, x_2 = 15, x_3 = 25$. $\bar{x} = \dfrac{5(5) + 10(15) + 5(25)}{20} = \dfrac{25 + 150 + 125}{20} = 15$.
Mẫu số liệu đối xứng qua nhóm trung tâm thì số trung bình $\bar{x}$ có mối liên hệ gì với trung vị $M_e$?
Xem lời giải
Số trung bình $\bar{x}$ đúng bằng Trung vị $M_e$ và Mốt $M_o$.
🔷 Dạng 2: Xác định trung vị $M_e$ và Tứ phân vị
- Tính tần số tích lũy $cf_i$. Tìm vị trí $\dfrac{n}{2}, \dfrac{n}{4}, \dfrac{3n}{4}$.
- Áp dụng các công thức nội suy $M_e, Q_1, Q_3$.
Tính trung vị $M_e$ cho mẫu số liệu ở Ví dụ 1 Dạng 1 ($n = 50$).
Xem lời giải
$\dfrac{n}{2} = 25$. Tích lũy: $cf_1 = 8, cf_2 = 28 \ge 25 \Rightarrow$ Nhóm 2 $[20; 30)$.
$M_e = 20 + \dfrac{25 - 8}{20} \cdot 10 = 20 + \dfrac{170}{20} = 28.5 \text{ phút}$.
Tính khoảng tứ phân vị $\Delta_Q = Q_3 - Q_1$ cho mẫu số liệu trên.
Xem lời giải
• $\dfrac{n}{4} = 12.5 \Rightarrow Q_1$ thuộc nhóm 2 $[20; 30)$: $Q_1 = 20 + \dfrac{12.5 - 8}{20} \cdot 10 = 20 + 2.25 = 22.25$.
• $\dfrac{3n}{4} = 37.5 \Rightarrow Q_3$ thuộc nhóm 3 $[30; 40)$: $Q_3 = 30 + \dfrac{37.5 - 28}{15} \cdot 10 = 30 + 6.33 = 36.33$.
Khoảng tứ phân vị: $\Delta_Q = 36.33 - 22.25 = 14.08$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Cho các nhóm $[0; 10)$ 10 phần tử, $[10; 20)$ 20 phần tử, $[20; 30]$ 10 phần tử ($n=40$). Tìm $M_e$.
Xem lời giải
$\dfrac{n}{2} = 20 \Rightarrow cf_2 = 30 \ge 20 \Rightarrow$ Nhóm 2 $[10; 20)$.
$M_e = 10 + \dfrac{20 - 10}{20} \cdot 10 = 15$.
Tính $Q_3$ cho mẫu ở Bài tập 2.1.
Xem lời giải
$\dfrac{3n}{4} = 30 \Rightarrow cf_2 = 30 \Rightarrow$ Nhóm 2 $[10; 20)$.
$Q_3 = 10 + \dfrac{30 - 10}{20} \cdot 10 = 20$.
🔷 Dạng 3: Xác định mốt $M_o$
- Xác định nhóm có tần số $m_j$ lớn nhất.
- Áp dụng $M_o = a_j + \dfrac{m_j - m_{j-1}}{(m_j - m_{j-1}) + (m_j - m_{j+1})} \cdot h$.
Tính mốt $M_o$ cho mẫu số liệu ở Ví dụ 1 Dạng 1.
Xem lời giải
• Nhóm tần số lớn nhất là nhóm 2 $[20; 30)$ có $m_2 = 20$.
• $a_2 = 20, m_1 = 8, m_3 = 15, h = 10$.
$\Delta_1 = 20 - 8 = 12, \Delta_2 = 20 - 15 = 5$.
$M_o = 20 + \dfrac{12}{12 + 5} \cdot 10 = 20 + \dfrac{120}{17} \approx 27.06 \text{ phút}$.
Nếu nhóm 1 và nhóm 3 có tần số bằng nhau thì mốt $M_o$ nằm đúng ở vị trí nào của nhóm chứa mốt?
Xem lời giải
Vì $\Delta_1 = \Delta_2$ nên $M_o = a_j + \dfrac{1}{2}h$, tức mốt nằm đúng ở giá trị đại diện của nhóm chứa mốt.
📝 Thực hành — Dạng 3
Cho các nhóm: $[10; 20)$ 5 người, $[20; 30)$ 15 người, $[30; 40]$ 5 người. Tìm $M_o$.
Xem lời giải
Do $m_1 = m_3 = 5$ nên $M_o$ trùng với giá trị đại diện nhóm 2: $M_o = \dfrac{20+30}{2} = 25$.
Mốt $M_o$ có bị ảnh hưởng bởi độ dài các nhóm không?
Xem lời giải
Có, công thức $M_o$ tỉ lệ thuận với độ dài nhóm $h$.
🔷 Dạng 4: Bài toán thực tế & Lựa chọn số đặc trưng
- Hiểu rõ ý nghĩa thực tiễn của từng số đặc trưng (Số trung bình, Trung vị, Tứ phân vị, Mốt) để áp dụng vào các bài toán phân tích dữ liệu thực tế.
Một kỳ thi đánh giá năng lực gồm 1000 thí sinh. Điểm chuẩn trúng tuyển được lấy cho top $25\%$ thí sinh điểm cao nhất. Nên dùng số đặc trưng nào để xác định mốc điểm chuẩn này?
Xem lời giải
Top $25\%$ điểm cao nhất tương ứng với mốc từ Tứ phân vị thứ ba $Q_3$ trở lên. Do đó nên dùng Tứ phân vị thứ ba $Q_3$.
Người ta nói rằng $50\%$ hộ gia đình ở một thành phố có thu nhập dưới 12 triệu đồng/tháng. Số 12 triệu đồng này là số đặc trưng nào?
Xem lời giải
Đó chính là Trung vị $M_e$ (hoặc $Q_2$) của mẫu số liệu thu nhập.
📝 Thực hành — Dạng 4
Muốn chia đều 100 học sinh thành 2 nhóm tập luyện có trình độ tương đương nhau thì dùng số đặc trưng nào?
Xem lời giải
Dùng Trung vị $M_e$.
Cửa hàng bán xe máy muốn biết dòng xe nào được mua nhiều nhất thì xem số đặc trưng nào?
Xem lời giải
Dùng Mốt $M_o$.
📝 Bài tập tự luận — Ôn tập tổng hợp
Bài 1. Nêu công thức tính số trung bình $\bar{x}$ của mẫu số liệu ghép nhóm và giải thích các kí hiệu.
Xem lời giải
$\bar{x} = \dfrac{m_1 x_1 + m_2 x_2 + \dots + m_k x_k}{n}$, với $m_i$ là tần số nhóm $i$, $x_i$ là giá trị đại diện nhóm $i$, $n$ là cỡ mẫu.
Bài 2. Cho bảng ghép nhóm: $[0; 10)$ 6 phần tử, $[10; 20)$ 14 phần tử, $[20; 30]$ 10 phần tử. Tính $\bar{x}$.
Xem lời giải
$x_1 = 5, x_2 = 15, x_3 = 25$. $n = 30$.
$\bar{x} = \dfrac{6(5) + 14(15) + 10(25)}{30} = \dfrac{30 + 210 + 250}{30} = \dfrac{490}{30} = 16.33$.
Bài 3. Tính trung vị $M_e$ cho mẫu số liệu Bài 2 ($n = 30$).
Xem lời giải
$\dfrac{n}{2} = 15$. $cf_1 = 6, cf_2 = 20 \ge 15 \Rightarrow$ Nhóm 2 $[10; 20)$.
$M_e = 10 + \dfrac{15 - 6}{14} \cdot 10 = 10 + \dfrac{90}{14} \approx 16.43$.
Bài 4. Tính mốt $M_o$ cho mẫu số liệu Bài 2.
Xem lời giải
Nhóm chứa mốt $[10; 20)$ có $m_2 = 14$. $\Delta_1 = 14 - 6 = 8$, $\Delta_2 = 14 - 10 = 4$.
$M_o = 10 + \dfrac{8}{8+4} \cdot 10 = 10 + \dfrac{80}{12} \approx 16.67$.
Bài 5. Cho 4 nhóm: $[10; 15)$ 4 em, $[15; 20)$ 12 em, $[20; 25)$ 16 em, $[25; 30]$ 8 em. Tìm nhóm chứa mốt $M_o$.
Xem lời giải
Nhóm 3 $[20; 25)$ có tần số lớn nhất $m_3 = 16$.
Bài 6. Tính mốt $M_o$ cho Bài 5.
Xem lời giải
$a_3 = 20, \Delta_1 = 16 - 12 = 4, \Delta_2 = 16 - 8 = 8, h = 5$.
$M_o = 20 + \dfrac{4}{4+8} \cdot 5 = 20 + 1.67 = 21.67$.
Bài 7. Tính trung vị $M_e$ cho Bài 5 ($n = 40$).
Xem lời giải
$\dfrac{n}{2} = 20$. $cf_1 = 4, cf_2 = 16, cf_3 = 32 \ge 20 \Rightarrow$ Nhóm 3 $[20; 25)$.
$M_e = 20 + \dfrac{20 - 16}{16} \cdot 5 = 20 + 1.25 = 21.25$.
Bài 8. Nêu ưu và nhược điểm của Số trung bình $\bar{x}$.
Xem lời giải
• Ưu điểm: Sử dụng toàn bộ số liệu, có ý nghĩa toán học rõ ràng.
• Nhược điểm: Bị ảnh hưởng mạnh bởi các giá trị bất thường (dị biệt).
Bài 9. Tứ phân vị $Q_1$ chia mẫu số liệu thành 2 phần theo tỉ lệ nào?
Xem lời giải
Tỉ lệ $25\%$ phía dưới và $75\%$ phía trên.
Bài 10. Nếu cỡ mẫu $n = 100$, vị trí tính $Q_3$ ứng với tần số tích lũy bằng bao nhiêu?
Xem lời giải
$\dfrac{3n}{4} = \dfrac{3 \times 100}{4} = 75$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Chương III. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Ôn tập Chương III
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →