الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الإحصاء · الصف الثالث الثانوي

التقدير الإحصائي وفترات الثقة

الفرق بين المعلمة والإحصاء، والتقدير بنقطة والتقدير بفترة، ومعنى مستوى الثقة والقيمة الحرجة، وحساب الخطأ في التقدير وفترة الثقة لمتوسط المجتمع بخطوات واضحة، مع تفسير فترة الثقة وإيجاد حجم العينة أو الوسط من فترة معلومة.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • أن تفرّق بين المعلمة والإحصاء، وبين التقدير بنقطة والتقدير بفترة.
  • أن تفسّر معنى مستوى الثقة وتحدد القيمة الحرجة المناظرة له.
  • أن تحسب الخطأ في التقدير وفترة الثقة لمتوسط المجتمع.
  • أن تفسّر فترة الثقة تفسيرًا صحيحًا.

شرح الدرس

أولًا: معنى التقدير

  • المعلمة (البارامتر): قيمة عددية ثابتة تصف المجتمع، وغالبًا تكون مجهولة، مثل متوسط المجتمع μ\mu.
  • الإحصاء: قيمة تحسب من العينة، مثل متوسط العينة xˉ\bar{x}، وتُستخدم لتقدير المعلمة.
  • التقدير هو استنتاج قيمة المعلمة اعتمادًا على العينة، وله أسلوبان:
الأسلوبالمعنىمثال
التقدير بنقطةقيمة واحدة تُحسب من العينةنقدّر μ\mu بـ xˉ=76.5\bar{x} = 76.5
التقدير بفترةفترة يُتوقع أن تقع بداخلها المعلمة بنسبة معينةμ\mu تقع بين 7373 و8080

التقدير بنقطة سهل لكنه لا يخبرك بمدى دقته، أما الفترة فتعبّر عن درجة اليقين.

ثانيًا: مستوى الثقة والقيمة الحرجة

مستوى الثقة هو احتمال أن تحوي الفترة القيمة الحقيقية لمعلمة المجتمع، ويساوي 1−α1 - \alpha حيث α\alpha هي نسبة الخطأ المسموح بها.

  • إذا كانت α=0.05\alpha = 0.05 فمستوى الثقة =0.95=95%= 0.95 = 95\%.
  • إذا كانت α=0.01\alpha = 0.01 فمستوى الثقة =0.99=99%= 0.99 = 99\%.

القيمة الحرجة zα/2z_{\alpha/2} هي القيمة المعيارية التي تترك مساحة α2\frac{\alpha}{2} في كل طرف من المنحنى المعياري، أي تحصر بين −zα/2-z_{\alpha/2} وzα/2z_{\alpha/2} مساحة قدرها 1−α1 - \alpha. نجد قيمتها بحساب المساحة بين الصفر والقيمة، وهي 1−α2\frac{1 - \alpha}{2}، ثم البحث عنها في جسم جدول المنحنى المعياري.

منحنى طبيعي معياري يوضح مستوى الثقة 95% والقيمة الحرجة 1.96 وفترة الثقة وحديها

مثال 1 (إيجاد القيمة الحرجة لمستوى ثقة 95%):

  • 1−α=0.951 - \alpha = 0.95 فالمساحة بين الصفر والقيمة الحرجة =0.952=0.475= \frac{0.95}{2} = 0.475.
  • نجد في جسم الجدول المساحة 0.47500.4750 عند الصف 1.91.9 والعمود 0.060.06، فتكون zα/2=1.96z_{\alpha/2} = 1.96.

وبالطريقة نفسها: لمستوى ثقة 99%99\% تكون المساحة 0.4950.495 وتقابلها القيمة ≈2.58\approx 2.58 (تقع بين 2.572.57 و2.582.58 في الجدول).

مستوى الثقةα\alphaالمساحة من الصفرالقيمة الحرجة
95%95\%0.050.050.4750.4751.961.96
99%99\%0.010.010.4950.495≈2.58\approx 2.58

ثالثًا: الخطأ في التقدير وفترة الثقة لمتوسط المجتمع

عند أخذ عينة عشوائية حجمها nn من مجتمع يتبع التوزيع الطبيعي بانحراف معياري σ\sigma، فإن الخطأ في التقدير عند مستوى ثقة 1−α1 - \alpha هو:

E=zα/2×σnE = z_{\alpha/2} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}

وفترة الثقة لمتوسط المجتمع μ\mu هي:

[ xˉ−E  ,  xˉ+E ]\left[\, \bar{x} - E \;,\; \bar{x} + E \,\right]

حيث xˉ\bar{x} متوسط العينة، والحدّان xˉ−E\bar{x} - E وxˉ+E\bar{x} + E هما الحد الأدنى والحد الأعلى للفترة. ويسمى EE في بعض المراجع هامش الخطأ، وتسمى القيمة σn\frac{\sigma}{\sqrt{n}} الخطأ المعياري للمتوسط.

ملاحظتان (كما في الكتاب):

  1. عند مستوى ثقة 95%95\% نستخدم القيمة الحرجة 1.961.96.
  2. إذا كان σ\sigma مجهولًا وكان حجم العينة أكبر من 3030 فيمكن استخدام الانحراف المعياري للعينة ss بدلًا منه.

خطوات إيجاد فترة الثقة لـ μ\mu

  1. أوجد القيمة الحرجة zα/2z_{\alpha/2} من مستوى الثقة.
  2. احسب الخطأ E=zα/2×σnE = z_{\alpha/2} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}.
  3. اكتب الفترة [xˉ−E, xˉ+E][\bar{x} - E,\ \bar{x} + E] ثم فسّرها.

أمثلة وتطبيقات

مثال 2: أُخذت عينة من 6464 طالبًا لدراسة زمن المذاكرة اليومي، فكان متوسطها 8080 دقيقة، والانحراف المعياري للمجتمع 1212 دقيقة. أوجد فترة ثقة 95%95\% لمتوسط زمن المذاكرة في المجتمع.

  • zα/2=1.96z_{\alpha/2} = 1.96 وn=64n = 64 فـn=8\sqrt{n} = 8.
  • E=1.96×128=1.96×1.5=2.94E = 1.96 \times \frac{12}{8} = 1.96 \times 1.5 = 2.94.
  • الفترة: [80−2.94, 80+2.94]=[77.06, 82.94][80 - 2.94,\ 80 + 2.94] = [77.06,\ 82.94].

التفسير: لو أخذنا 100100 عينة عشوائية بالحجم نفسه وحسبنا فترة ثقة لكل منها فإننا نتوقع أن نحو 9595 فترة منها تحوي المتوسط الحقيقي μ\mu.

مثال 3 (من التباين): عينة حجمها 4949 وسطها الحسابي 6060 وتباينها 144144. أوجد فترة ثقة 95%95\%.

  • σ=144=12\sigma = \sqrt{144} = 12 (التباين يجب أن يُجذر أولًا).
  • E=1.96×1249=1.96×127=3.36E = 1.96 \times \frac{12}{\sqrt{49}} = 1.96 \times \frac{12}{7} = 3.36.
  • الفترة: [60−3.36, 60+3.36]=[56.64, 63.36][60 - 3.36,\ 60 + 3.36] = [56.64,\ 63.36].

مثال 4 (مستوى ثقة 99%): عينة من 100100 ورقة نباتية، وسطها 4040 ملم وانحرافها المعياري 55 ملم. أوجد فترة ثقة 99%99\%.

  • E=2.58×510=1.29E = 2.58 \times \frac{5}{10} = 1.29.
  • الفترة: [38.71, 41.29][38.71,\ 41.29].

لاحظ أنها أعرض من فترة 95%95\% لو حسبناها (E=1.96×0.5=0.98E = 1.96 \times 0.5 = 0.98)؛ فالثقة الأعلى تحتاج فترة أوسع.

مثال 5 (من الفترة إلى الوسط والخطأ): إذا كانت فترة ثقة لمتوسط هي [9.3, 10.7][9.3,\ 10.7] فإن:

  • xˉ=9.3+10.72=10\bar{x} = \frac{9.3 + 10.7}{2} = 10 (منتصف الفترة).
  • E=10.7−9.32=0.7E = \frac{10.7 - 9.3}{2} = 0.7 (نصف عرض الفترة).

مثال 6 (إيجاد حجم العينة): كم تكون العينة اللازمة لتقدير متوسط انحرافه المعياري 1010 بخطأ لا يزيد على 22 بمستوى ثقة 95%95\%؟

E=1.96×σn  ⇒  n=1.96×102=9.8  ⇒  n=9.82=96.04E = 1.96 \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}} \;\Rightarrow\; \sqrt{n} = \frac{1.96 \times 10}{2} = 9.8 \;\Rightarrow\; n = 9.8^2 = 96.04

نقرّب إلى الأعلى فيكون n=97n = 97 (لأن 9696 لا تحقق الشرط).

ملاحظات مهمة

  • القيمة الحرجة تبقى ثابتة لمستوى الثقة (1.961.96 لـ 95%95\%) مهما تغيّرت العينة.
  • التباين غير الانحراف المعياري: إذا أُعطيت σ2\sigma^2 فجذّرها قبل التعويض.
  • عند زيادة حجم العينة يقل الخطأ لأن n\sqrt{n} في المقام، فتصبح الفترة أضيق وأدق.
  • عند زيادة مستوى الثقة تكبر القيمة الحرجة فتزداد الفترة اتساعًا.
  • لا نقول «احتمال أن μ\mu تقع في هذه الفترة المحسوبة 95%95\%» بمعنى أن μ\mu تتحرك؛ μ\mu ثابتة، والمتغير هو الفترة من عينة لأخرى. التفسير الصحيح هو أن 95%95\% من الفترات المحسوبة بهذه الطريقة تحوي μ\mu.
  • في الاختيار من متعدد: إذا أعطتك المسألة حدّي الفترة فالوسط هو منتصفهما والخطأ هو نصف الفرق بينهما.

المفاهيم الأساسية

  • المعلمة: قيمة ثابتة مجهولة تصف المجتمع، مثل μ\mu.
  • الإحصاء: قيمة تُحسب من العينة، مثل xˉ\bar{x}.
  • التقدير بنقطة: قيمة واحدة تقدّر المعلمة.
  • التقدير بفترة: فترة يُتوقع أن تحوي المعلمة بنسبة معلومة.
  • مستوى الثقة: 1−α1 - \alpha، مثل 95%95\% أو 99%99\%.
  • القيمة الحرجة: zα/2z_{\alpha/2}، وتساوي 1.961.96 عند 95%95\%.
  • الخطأ في التقدير: E=zα/2×σnE = z_{\alpha/2} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}.
  • فترة الثقة: [xˉ−E, xˉ+E][\bar{x} - E,\ \bar{x} + E].

ملخص الدرس

نقدّر معلمة المجتمع (كالمتوسط μ\mu) بإحصاء من عينة، إما بنقطة أو بفترة. مستوى الثقة 1−α1 - \alpha هو احتمال أن تحوي الفترة المعلمة، وتقابله القيمة الحرجة zα/2z_{\alpha/2} (1.961.96 لـ 95%95\%). الخطأ في التقدير E=zα/2σnE = z_{\alpha/2}\frac{\sigma}{\sqrt{n}} وفترة الثقة [xˉ−E, xˉ+E][\bar{x} - E,\ \bar{x} + E]. تتسع الفترة بزيادة مستوى الثقة أو σ\sigma وتضيق بزيادة nn، وتُفسَّر بأن نحو 95%95\% من فترات العينات المتكررة تحوي μ\mu.

أسئلة للتدريب

  1. عيّنة من 3636 موظفًا متوسط راتبها 40004000 جنيه والانحراف المعياري للمجتمع 300300 جنيه. أوجد فترة ثقة 95%95\% لمتوسط الراتب.
  2. عيّنة حجمها 100100 متوسطها 2525 وتباينها 1616. أوجد الخطأ في التقدير وفترة الثقة 95%95\%.
  3. إذا كانت فترة الثقة [48.04, 51.96][48.04,\ 51.96] فأوجد الوسط الحسابي والخطأ في التقدير.
  4. اشرح بكلماتك تفسير فترة الثقة 95%95\%.
  5. إذا كان σ=20\sigma = 20 فما حجم العينة اللازم لخطأ لا يزيد على 44 بثقة 95%95\%؟
  6. ماذا يحدث لعرض فترة الثقة عند مضاعفة حجم العينة أربع مرات؟ ولماذا؟
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس