الإحصاء · الصف الثالث الثانوي
بعض التطبيقات العملية للتوزيع الطبيعي
تطبيقات عملية على التوزيع الطبيعي: احتمال أن تقع القيمة في فترة وعدد الوحدات المتوقعة، وإيجاد الانحراف المعياري أو المتوسط من نسبة معلومة، وإيجاد الدرجة التي تفصل نسبة محددة (أعلى 10% مثلًا)، والاحتمال المتعلق بالفرق المطلق |X−μ|، مع أمثلة من الصناعة والتعليم والأجور.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
مقدمة
- البند: 2-5 من الوحدة الخامسة (التوزيع الطبيعي)
- الشعبة: أدبي فقط (بديل الرياضيات البحتة لهذه الشعبة)
مصنع يريد معرفة عدد المنتجات المقبولة، ومدرسة تريد تحديد الدرجة التي يُعد بعدها الطالب ممتازًا، وشركة تريد النسبة المئوية للعاملين الذين تقع أجورهم في نطاق معين. كل هذه الأسئلة تُجاب بالتوزيع الطبيعي الذي درسته. في هذا الدرس تتدرب على تحويل مشكلة من الواقع إلى مسألة مساحة تحت المنحنى المعياري.
أهداف التعلم
- أن تحسب احتمال وقوع قيمة في فترة وتقدّر العدد المتوقع من الوحدات.
- أن تجد الانحراف المعياري أو المتوسط من نسبة معلومة.
- أن تجد القيمة التي تفصل نسبة معلومة من البيانات.
- أن تتعامل مع الاحتمالات المتعلقة بالفرق المطلق عن المتوسط.
شرح الدرس
منهج الحل في أربع خطوات
- عرّف المتغير واكتب (انتبه: المعامل الثاني هو التباين).
- حوّل القيم إلى .
- ارسم المنحنى وظلل المنطقة المطلوبة.
- اقرأ المساحة من جدول المنحنى المعياري (انظر جدول المساحات في درس التوزيع الطبيعي) مستفيدًا من التماثل.
أولًا: الاحتمال والعدد المتوقع
مثال 1 (الصناعة): ماكينة تعبئ عبوات متوسط حجمها مل وانحرافه المعياري مل (توزيع طبيعي). تكون العبوة مقبولة إذا كان حجمها بين و مل. اختيرت عينة من عبوة. كم عبوة متوقع قبولها؟
و:
العدد المتوقع عبوة.
مثال 2 (الأجور): أجور عمال مصنع تتبع توزيعًا طبيعيًا متوسطه جنيه وانحرافه المعياري جنيهًا. ما النسبة المئوية للعمال الذين: (أ) تزيد أجورهم على ، (ب) تقع أجورهم بين و؟
(أ) فـ أي نحو .
(ب) و فالنسبة أي نحو .
ثانيًا: إيجاد من نسبة معلومة
مثال 3 (التعليم): درجات الطلاب في مدرسة تتبع توزيعًا طبيعيًا متوسطه وانحرافه المعياري مجهول، ووجد أن من الطلاب حصلوا على أكثر من درجة. أوجد .
فالمساحة بين المتوسط والقيمة تساوي ، ومن الجدول . إذن:
ثالثًا: إيجاد القيمة التي تفصل نسبة معلومة
مثال 4: درجات اختبار تتبع . ما أقل درجة يحصل عليها الطالب ليكون ضمن أعلى ؟
- المساحة إلى يمين الدرجة المطلوبة ، فالمساحة بين المتوسط وهذه الدرجة .
- نبحث في جسم الجدول عن أقرب مساحة إلى فنجد عند .
- نعود إلى الدرجة: .
فأقل درجة هي نحو (تقريبًا ). وبالمثل أدنى من الدرجات تنتهي عند أي .
رابعًا: الفرق المطلق عن المتوسط
مثال 5: أطوال طلاب مدرسة تتبع . ما احتمال أن يختلف طول طالب عن المتوسط بما لا يزيد على سم؟
المطلوب :
وتذكّر أن تكافئ .
أمثلة وتطبيقات
| الموقف | ما يُحسب |
|---|---|
| نسبة الأسطوانات المقبولة من الإنتاج | مساحة بين قيمتين |
| الدرجة التي يرسب دونها أدنى 5% | قيمة تفصل نسبة معلومة (من أسفل) |
| الدرجة التي ينجح فوقها أعلى 15% ممتازين | قيمة تفصل نسبة معلومة (من أعلى) |
| عدد الطلاب المتوقع فوق درجة معينة | الاحتمال |
ملاحظات مهمة
- العدد المتوقع ، ويُقرّب إلى عدد صحيح.
- عند إيجاد قيمة من نسبة، اقرأ الجدول بالعكس: من المساحة إلى ثم من إلى بالعلاقة .
- النسبة المعطاة تقع عادة عند طرف المنحنى، فاحسب المساحة بين المتوسط والحد بطرحها من .
- إذا كان الطرف الأيسر فستكون قيمة سالبة.
- لا تنس أن هو الجذر التربيعي للتباين.
المفاهيم الأساسية
- العدد المتوقع: حاصل ضرب العدد الكلي في الاحتمال.
- التحويل المعياري: و.
- القراءة العكسية للجدول: من المساحة إلى .
- الفرق المطلق: تعني الفترة .
ملخص الدرس
نطبق التوزيع الطبيعي بأن نعرّف المتغير ونحوّله إلى ثم نحسب المساحة المناسبة بالجدول والتماثل. من التطبيقات: حساب النسبة أو العدد المتوقع لقيم في فترة، وإيجاد أو من نسبة معلومة، وإيجاد القيمة الفاصلة لنسبة معلومة بقراءة الجدول عكسيًا ثم ، والاحتمالات المتعلقة بالفرق المطلق عن المتوسط.
أسئلة للتدريب
- أطوال عيّنة تتبع : ما نسبة القيم الأقل من ؟
- إذا كانت أعمار مصابيح تتبع ساعة فكم مصباحًا من 500 يُتوقع أن يعيش أكثر من ساعة؟
- درجات ووُجد أن منها أعلى من ؛ أوجد .
- أوجد أعلى من درجات (أقل درجة ضمن هذه النسبة تقريبًا، استعمل ).
- احسب إذا كان .
- وضّح لماذا نطرح من عند إيجاد المساحة إلى يمين قيمة موجبة لـ.