Mục lục bài họcĐang ở d09-b2
← IGCSE Mathematics
0/27 bài đã học xong
Chương 9 · Statistics · Bài 2/3 của chương · bài 26/27 của IGCSE Mathematics

Grouped data, cumulative frequency and box plots

Dữ liệu ghép nhóm, tần số tích luỹ và biểu đồ hộp
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Estimated mean of grouped data

Once data is grouped, the individual values are gone. Use the midpoint of each class as a stand-in:

$$\text{estimated mean}=\frac{\sum f\times \text{midpoint}}{\sum f}$$

The word estimated is not decoration. The exam asks "why is this only an estimate?" and the answer is: the exact values within each class are unknown, so every value is treated as if it sat at the midpoint.

Modal class

The class with the highest frequency — but only when all classes have the same width. With unequal widths, the modal class is the one with the highest frequency density.

Cumulative frequency

Plot the cumulative total against the upper class boundary — not the midpoint, not the lower boundary. Then read off, for $n$ values:

$$\text{median at }\tfrac{n}{2},\qquad Q_{1}\text{ at }\tfrac{n}{4},\qquad Q_{3}\text{ at }\tfrac{3n}{4}$$$$\text{interquartile range}=Q_{3}-Q_{1}$$

The IQR measures the spread of the middle half of the data, so unlike the range it is not disturbed by one extreme value.

Box-and-whisker plots

A box plot shows five numbers: minimum, $Q_{1}$, median, $Q_{3}$, maximum. Comparing two box plots means comparing a measure of centre and a measure of spread, each in a separate sentence — a comparison of only one of them will not get full marks.

Giải thích tiếng Việt

Trung bình ước lượng của dữ liệu ghép nhóm. Khi dữ liệu đã bị gộp thành lớp thì các giá trị riêng lẻ không còn nữa. Dùng trung điểm mỗi lớp làm đại diện:

$$\text{trung bình ước lượng}=\frac{\sum f\times \text{trung điểm}}{\sum f}$$

Chữ ước lượng không phải để trang trí. Đề hỏi thẳng “vì sao đây chỉ là ước lượng?”, và câu trả lời là: không biết các giá trị cụ thể trong mỗi lớp, nên mọi giá trị bị coi như nằm đúng ở trung điểm.

Lớp có mốt. Là lớp có tần số lớn nhất — nhưng chỉ khi mọi lớp rộng bằng nhau. Với lớp rộng khác nhau, lớp có mốt là lớp có mật độ tần số lớn nhất.

Tần số tích luỹ. Vẽ tổng tích luỹ theo biên trên của lớp — không phải trung điểm, không phải biên dưới. Rồi đọc ra, với $n$ giá trị:

$$\text{trung vị tại }\tfrac{n}{2},\qquad Q_{1}\text{ tại }\tfrac{n}{4},\qquad Q_{3}\text{ tại }\tfrac{3n}{4}$$$$\text{khoảng tứ phân vị}=Q_{3}-Q_{1}$$

Khoảng tứ phân vị đo độ phân tán của nửa giữa dữ liệu, nên khác khoảng biến thiên, nó không bị một giá trị cực đoan làm nhiễu.

Biểu đồ hộp. Hiển thị năm số: nhỏ nhất, $Q_{1}$, trung vị, $Q_{3}$, lớn nhất. So sánh hai biểu đồ hộp nghĩa là so một số đo trung tâm và một số đo phân tán, mỗi thứ một câu riêng — chỉ so một trong hai thì không được trọn điểm, dù câu đó viết hay đến đâu.

20 40 60 80 Q₁ trung vị Q₃ n = 80 → đọc tại 20, 40 và 60 trên trục đứng Vẽ theo BIÊN TRÊN của mỗi lớp, không phải trung điểm.
Đọc từ trục đứng sang, rồi thả xuống trục ngang. Với $n=80$ thì ba mốc là $20$, $40$, $60$ — chia $n$ chứ không chia $100$.
Ví dụ — trung bình ước lượng và lớp có mốt

Bảng thời gian (phút) của $20$ học sinh: $0

Giải.

(a) Dùng trung điểm mỗi lớp. Trung điểm là $5$, $15$, $25$.

$$\sum f\times\text{trung điểm}=4(5)+7(15)+9(25)=20+105+225=350$$$$\text{trung bình ước lượng}=\frac{350}{20}=17.5\ \text{phút}$$

Kiểm: $17{,}5$ nằm trong dải $0$–$30$ ✓, và lệch về phía trên vì lớp đông nhất nằm ở cuối ✓.

(b) Ba lớp rộng bằng nhau (đều $10$ phút), nên lớp có mốt là lớp có tần số lớn nhất:

$$20(c) Bảng chỉ cho biết bao nhiêu học sinh rơi vào mỗi lớp, không cho biết giá trị cụ thể của từng em. Phép tính ở (a) coi như cả $9$ em ở lớp cuối đều mất đúng $25$ phút, trong khi thực tế thời gian của họ rải khắp khoảng từ $20$ tới $30$ phút.

Vì vậy $17{,}5$ là ước lượng, không phải giá trị chính xác. Giá trị thật có thể lệch lên hoặc xuống tuỳ dữ liệu gốc phân bố thế nào trong mỗi lớp.

Ví dụ — đọc phần tư và so sánh hai biểu đồ hộp

Đường tần số tích luỹ của $80$ giá trị cho $Q_{1}=32$, trung vị $=44$ và $Q_{3}=51$. Một nhóm thứ hai có $Q_{1}=38$, trung vị $=46$, $Q_{3}=57$. (a) Tính khoảng tứ phân vị của mỗi nhóm. (b) So sánh hai phân bố.

Giải.

(a)

$$\text{IQR}_{1}=51-32=19,\qquad \text{IQR}_{2}=57-38=19$$

(b) So sánh cần hai câu: một về trung tâm, một về phân tán.

Trung tâm: trung vị của nhóm hai là $46$, cao hơn nhóm một ($44$), nên nhìn chung các giá trị của nhóm hai lớn hơn.

Phân tán: hai khoảng tứ phân vị bằng nhau ($19$), nên độ phân tán của nửa giữa dữ liệu ở hai nhóm là như nhau.

Vì sao phải viết cả hai câu. Barem Cambridge cho một điểm cho mỗi khía cạnh. Bài chỉ viết “nhóm hai cao hơn” được nửa số điểm, dù câu đó hoàn toàn đúng. Và phải diễn đạt trong ngữ cảnh của đề — “trung vị lớn hơn” là một nhận xét về con số, còn “học sinh nhóm hai nói chung mất nhiều thời gian hơn” là một nhận xét về dữ liệu.

Chú ý thêm: hai IQR bằng nhau không có nghĩa hai phân bố giống nhau — chúng chỉ giống nhau ở nửa giữa, còn đuôi có thể rất khác.

Bẫy hay mất điểm — Vẽ điểm tần số tích luỹ tại trung điểm của lớp thay vì tại biên trên. Ở mọi phần khác của chương, trung điểm đúng là con số phải dùng — trung bình ước lượng dùng trung điểm, biểu đồ tần số cũng vẽ ở trung điểm — nên tay đã quen tay. Nhưng tần số tích luỹ trả lời câu hỏi “có bao nhiêu giá trị nhỏ hơn hoặc bằng ngưỡng này”, và ngưỡng ấy là biên trên: chỉ tới hết $10$ mới chắc chắn đã đếm đủ $4$ em của lớp $0mọi giá trị đọc ra sau đó — trung vị, hai phần tư, IQR — đều lệch theo cùng một hướng, nên chúng vẫn “nhất quán” với nhau và không có gì báo sai. Cách chặn: viết cột “biên trên” thành một cột riêng trong bảng trước khi vẽ.
Phải nhớ — Dữ liệu ghép nhóm cho ước lượng, và chữ đó phải giải thích được. Lớp có mốt chỉ đọc bằng tần số khi các lớp rộng bằng nhau. Tần số tích luỹ vẽ theo biên trên, và ba mốc đọc là $\tfrac{n}{4}$, $\tfrac{n}{2}$, $\tfrac{3n}{4}$. So sánh hai phân bố thì luôn cần hai câu: một về trung tâm, một về phân tán.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Statistics gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →