الإحصاء الأساسي — جدول التكرار والرسوم البيانية
عند جمع البيانات — درجات، أطوال، عدد الأشقاء — نحصل على قائمة طويلة يصعب قراءتها. تساعدنا الإحصاء الوصفي على تنظيم هذه البيانات بطريقة تحكي قصة: كم مرة يظهر كل قيمة، وأين تتركز البيانات، وما هي القيم الشاذة. في هذه الصفحة سنتعلم بناء جدول التكرار واختيار الرسم البياني المناسب.
الخلفية والتعريفات الأساسية
نبدأ بالمفاهيم الأساسية:
- التكرار — عدد المرات التي تظهر فيها قيمة معينة في البيانات.
- التكرار النسبي — التكرار مقسومًا على إجمالي عدد المشاهدات، \( \frac{f_i}{n} \). يُبيّن أي نسبة من البيانات تمثّلها كل قيمة، ويُعرض عادةً كسرًا عشريًا أو نسبة مئوية.
- التوزيع التكراري — الجدول الكامل الذي يُظهر كل قيمة (أو نطاق) مقابل تكرارها.
يُحدّد نوع البيانات الرسم البياني المناسب:
- البيانات المنفصلة (الإحصائية) — قيم قابلة للعد (عدد الأشقاء، عدد الكتب). تناسب الرسم العمودي — أعمدة منفصلة لا تتلامس، لأنه لا توجد قيم بينية (لا يوجد 2.5 أشقاء).
- البيانات المستمرة — قيم ضمن نطاق، تُقاس (الطول، الزمن، الوزن). تناسب المدرج التكراري — أعمدة متلاصقة تعكس الاستمرارية.
عند وجود قيم مختلفة كثيرة نجمعها في فئات (نطاقات) كـ60–69، 70–79. في المدرج التكراري يمثّل ارتفاع العمود التكرار في كل نطاق.
خطوات الحل
- الخطوة 1 — اكتب جميع القيم الممكنة (أو النطاقات) في عمود واحد، من الأصغر إلى الأكبر.
- الخطوة 2 — مرّ على البيانات وضع علامة عدّ بجانب كل قيمة؛ اجمع العلامات للحصول على التكرار.
- الخطوة 3 — تحقق من نفسك: مجموع جميع التكرارات يجب أن يساوي إجمالي عدد المشاهدات \( n \).
- الخطوة 4 — إذا لزم الأمر، احسب التكرار النسبي: \( \frac{f_i}{n} \) لكل صف.
- الخطوة 5 — حدّد نوع البيانات: منفصلة ← رسم عمودي؛ مستمرة ← مدرج تكراري.
- الخطوة 6 — ارسم الرسم البياني: ارتفاع كل عمود يساوي التكرار، وسمّ المحورين بوضوح.
أمثلة محلولة
مثال 1: بناء التكرار من قائمة بيانات
السؤال: عدد الحيوانات الأليفة لدى 10 طلاب: 0، 1، 1، 2، 0، 3، 1، 2، 1، 0. ما تكرار القيمة 1؟
الحل:
- نعلّم ونعدّ كم مرة تظهر كل قيمة.
- القيمة 1 تظهر لدى الطلاب: 1، 1، 1، 1 — أربع مرات في المجموع.
- إذن تكرار القيمة 1 هو 4.
الإجابة: تكرار القيمة 1 هو \( 4 \).
مثال 2: جدول تكرار كامل والتحقق من المجموع
السؤال: في الفصل سُئل الطلاب عن عدد أشقائهم. البيانات: 0، 2، 1، 1، 3، 2، 0، 1، 2، 1، 4، 1. ابنِ جدول التكرار وتحقق منه.
الحل:
- القيم الممكنة: 0، 1، 2، 3، 4. نعدّ كلًّا منها.
- 0 تظهر مرتين؛ 1 تظهر خمس مرات؛ 2 تظهر ثلاث مرات؛ 3 تظهر مرة واحدة؛ 4 تظهر مرة واحدة.
عدد الأشقاء التكرار 0 2 1 5 2 3 3 1 4 1 - التحقق: \( 2 + 5 + 3 + 1 + 1 = 12 \)، وهو بالضبط عدد الطلاب — الجدول صحيح.
- عدد الأشقاء الأكثر تكرارًا هو 1 (تكرار 5).
الإجابة: الجدول صحيح (مجموع التكرارات 12)، والقيمة الأكثر تكرارًا هي \( 1 \).
مثال 3: تحديد القيمة الأكثر تكرارًا من جدول معطى
السؤال: جدول تكرار الدرجات: 50←4، 60←6، 70←11، 80←5. أيّ درجة هي الأكثر تكرارًا، وكم طالبًا اختُبر؟
الحل:
- القيمة الأكثر تكرارًا هي ذات التكرار الأعلى.
- التكرارات هي 4، 6، 11، 5 — الأعلى هو 11، وهو للدرجة 70.
- عدد الطلاب هو مجموع التكرارات: \( 4 + 6 + 11 + 5 = 26 \).
الإجابة: الدرجة الأكثر تكرارًا هي \( 70 \)، واختُبر \( 26 \) طالبًا.
مثال 4: التكرار النسبي
السؤال: في عينة من 40 أسرة، تمتلك 10 منها سيارة واحدة. ما التكرار النسبي لـ"سيارة واحدة"؟
الحل:
- التكرار النسبي هو التكرار مقسومًا على إجمالي المشاهدات: \( \frac{f}{n} = \frac{10}{40} \).
- \( \frac{10}{40} = \frac{1}{4} = 0.25 \).
- بالنسبة المئوية: \( 0.25 \times 100 = 25\% \).
الإجابة: التكرار النسبي هو \( 0.25 \)، أي \( 25\% \).
مثال 5: اختيار الرسم البياني المناسب
السؤال: جمعت معلمة أوقات الجري (بالثواني) لـ50 طالبًا في سباق 100 متر. هل يُفضَّل الرسم العمودي أم المدرج التكراري، ولماذا؟
الحل:
- نحدد نوع البيانات: الوقت كمية مستمرة يمكن أن تأخذ أي قيمة ضمن نطاق (12.3 ثانية، 12.31 ثانية...).
- إذن هذه بيانات مستمرة وليست قيمًا منفصلة تُعدّ.
- البيانات المستمرة تُجمَّع في نطاقات (مثل 12–13، 13–14 ثانية) وتُعرض بالمدرج التكراري حيث الأعمدة متلاصقة لتعكس الاستمرارية.
- الرسم العمودي في المقابل يناسب البيانات المنفصلة ذات الفجوات بين القيم.
الإجابة: يُفضَّل المدرج التكراري، لأن وقت الجري بيانات مستمرة.
أخطاء شائعة
✗ خطأ شائع: الخلط بين القيمة وتكرارها — عند السؤال عن "الأكثر تكرارًا" يُجاب بالتكرار الأعلى بدلًا من القيمة نفسها.
✓ الطريقة الصحيحة: "الأكثر تكرارًا" هو القيمة التي تظهر أكبر عدد من المرات، لا عدد المرات ذاته. إذا ظهرت 70 إحدى عشرة مرة، فالجواب 70 لا 11.
✗ خطأ شائع: رسم مدرج تكراري للبيانات المنفصلة (كعدد الأشقاء) بأعمدة متلاصقة.
✓ الطريقة الصحيحة: البيانات المنفصلة تستوجب رسمًا عموديًا بأعمدة منفصلة. الفراغ بين الأعمدة يُؤكد أنه لا توجد قيم بينية — لا معنى لـ2.5 شقيق.
✗ خطأ شائع: تجميع البيانات في نطاقات متداخلة، مثل 60–70 و70–80، مع غموض انتماء القيمة 70.
✓ الطريقة الصحيحة: حدّد نطاقات غير متداخلة كـ60–69 و70–79، أو ضع قاعدة واضحة ("الحد الأعلى ينتمي للنطاق التالي"). يجب أن تقع كل مشاهدة في نطاق واحد بالضبط.
نصائح للتمرين
- تلميح — تحقق دائمًا من أن مجموع التكرارات يساوي إجمالي عدد المشاهدات \( n \). إذا لم يتطابق، فثمة خطأ في العدّ أو إغفال لقيمة.
- تلميح — لتذكر الفرق: "نعدّ" ← منفصل ← رسم عمودي؛ "نقيس" ← مستمر ← مدرج تكراري.
- تلميح — المدرج التكراري ممتاز لاكتشاف القيم المتطرفة: عمود معزول في طرف الرسم يُشير إلى طالب باستخدام استثنائي (مرتفع جدًا أو منخفض جدًا).
- تلميح — عند التجميع في نطاقات، حافظ على عرض نطاق موحد (كل نطاق عرضه 10 مثلًا). النطاقات غير المتساوية تُشوّه الصورة البصرية.
ملخّص وصيغ أساسية
- التكرار = عدد مرات ظهور القيمة؛ التكرار النسبي \( = \frac{f_i}{n} \).
- مجموع جميع التكرارات يساوي دائمًا إجمالي المشاهدات \( n \).
- منفصل (نعدّ) ← رسم عمودي (أعمدة منفصلة).
- مستمر (نقيس) ← مدرج تكراري (أعمدة متلاصقة).
- ارتفاع العمود = التكرار في تلك القيمة أو النطاق.