المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الإحصاء — الصف الثالث الثانوي

نص الدرس

الانحدار

الإحصاء — الصف الثالث الثانوي

الانحدار

فكرة خط الانحدار

فكرة خط الانحدار

  • خط الانحدار هو أفضل خط مستقيم يمثل العلاقة بين متغيرين على شكل الانتشار، ويُستخدم لتقدير قيمة المتغير ص عندما نعرف قيمة المتغير س.
  • وأفضل خط هو الخط الذي يجعل مجموع مربعات الفروق بين القيم الفعلية لـ ص والقيم المتوقعة منه أصغر ما يمكن، وتسمى هذه الطريقة طريقة المربعات الصغرى.
  • نكتب معادلة خط الانحدار ص على س بالصورة:

ص̂ = a + b س

  • حيث b هو الميل، أي مقدار التغير المتوقع في ص عند زيادة س بمقدار واحد، و a هي قيمة ص عندما تكون س = 0.
  • ويختلف الانحدار عن الارتباط في أن الارتباط يقيس قوة العلاقة واتجاهها بدون أن يفرق بين المتغيرين، أما الانحدار فيفترض أن ص تعتمد على س، ويعطينا معادلة للتنبؤ.
الانحدار · 1 / 7
حساب معادلة خط الانحدار

حساب معادلة خط الانحدار

  • القوانين المستخدمة في الحل هي:

b = (ن Σ س ص − Σ س Σ ص) ÷ (ن Σ س2 − (Σ س)2)

a = ص̄ − b س̄

  1. حيث س̄ = Σ س ÷ ن هو الوسط الحسابي لقيم س
  2. و ص̄ = Σ ص ÷ ن هو الوسط الحسابي لقيم ص.
  1. نحسب ن، Σ س، Σ ص، Σ س ص، Σ س2.
  2. نحسب الميل b بالقانون السابق.
  3. نحسب س̄ وص̄، ثم نحسب الجزء المقطوع a.
  4. نكتب المعادلة ص̂ = a + b س. وتذكر أن الخط يمر دائماً بالنقطة (س̄، ص̄)، وهذا وسيلة سريعة للتحقق من الحل.
  1. إشارة b تكون نفسها إشارة معامل الارتباط r
  2. فإذا كان الارتباط طردياً يكون الميل موجباً
  3. وإذا كان عكسياً يكون الميل سالباً.
قضيب فولاذي يمر بكرات يمثل خط الانحدار ص = 1.8 س + 1 والتنبؤ عند س = 6 يعطي 11.8.
قضيب فولاذي يمر بكرات يمثل خط الانحدار ص = 1.8 س + 1 والتنبؤ عند س = 6 يعطي 11.8.
  • قضيب فولاذي يمر بكرات يمثل خط الانحدار ص = 1.8 س + 1 والتنبؤ عند س = 6 يعطي 11.8.: حساب معادلة خط الانحدار
الانحدار · 2 / 7
التنبؤ وحدوده

التنبؤ وحدوده

  • نستخدم معادلة الانحدار للتنبؤ بقيمة ص المناظرة لقيمة س معلومة. ويجب التمييز بين نوعين من التنبؤ:
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الاستيفاء (Interpolation – التنبؤ داخل المدى)
  • تكون قيمة س داخل مدى القيم المستخدمة في بناء الخط
  • وتكون النتيجة في الغالب موثوقة
تكونقيمةالقيمالمستخدمة
الاستقراء خارج المدى (Extrapolation)
  • تكون قيمة س أكبر أو أقل من القيم المستخدمة
  • وتكون النتيجة أقل ثقة
  • وقد تعطي قيماً غير منطقية
تكونقيمةأكبرالقيم
•
  • كما أن دقة التنبؤ تعتمد على قوة الارتباط
  • فكلما اقتربت r من 1 أو −1 كانت النقاط قريبة من الخط
  • وكان التنبؤ أدق
التنبؤتعتمدالارتباطفكلما
الانحدار · 3 / 7
العلاقة بين الانحدار والارتباط

العلاقة بين الانحدار والارتباط

  • يمكن حساب الميل بدلالة معامل الارتباط وانحرافي المتغيرين المعياريين بالعلاقة b = r × (ع ص ÷ ع س)، حيث ع س و ع ص هما الانحراف المعياري لـ س و ص.
  • ومن هذه العلاقة نرى أن قيمة الميل تتأثر بقوة الارتباط، وبالوحدات التي قيست بها البيانات.
  • وإذا كانت r = 0 فإن الميل يساوي صفراً، أي أن خط الانحدار أفقي، ولا يمكن الاعتماد على س في التنبؤ بقيمة ص.
الانحدار · 4 / 7
أمثلة محلولة

أمثلة محلولة

المثال الأول←أوجد معادلة خط الانحدار ص على س للقيم: س: 1، 2، 3، 4، 5 ، ص: 2، 4، 6، 8، 10.
  • ن = 5، Σ س = 15، Σ ص = 30، Σ س ص = 110، Σ س2 = 55.
  • b = (5 × 110 − 15 × 30) ÷ (5 × 55 − 152) = 100 ÷ 50 = 2.
  • س̄ = 3، ص̄ = 6، إذن a = 6 − 2 × 3 = 0.
  • المعادلة ص̂ = 2س. وهي تمثل العلاقة تماماً لأن جميع النقاط تقع على الخط.
  • المثال الثاني أوجد معادلة خط الانحدار للقيم: س: 1، 2، 3، 4، 5 ، ص: 5، 4، 4، 2، 1، ثم قدّر قيمة ص عند س = 4.
  • ن = 5، Σ س = 15، Σ ص = 16، Σ س ص = 38، Σ س2 = 55.
  • b = (5 × 38 − 15 × 16) ÷ (5 × 55 − 152) = −50 ÷ 50 = −1.
  • س̄ = 3، ص̄ = 16 ÷ 5 = 3.2، إذن a = 3.2 − (−1)(3) = 6.2.
  • المعادلة ص̂ = 6.2 − س.
  • عند س = 4 ص̂ = 6.2 − 4 = 2.2.
  • المثال الثالث عدد ساعات المذاكرة (س) والدرجة (ص) لستة طلاب: س: 1، 2، 3، 4، 5، 6 ، ص: 40، 46، 47، 55، 58، 62. أوجد معادلة الانحدار، ثم قدّر درجة طالب ذاكر 4.5 ساعة، ودرجة طالب ذاكر 10 ساعات.
  • ن = 6، Σ س = 21، Σ ص = 308، Σ س ص = 1155، Σ س2 = 91.
  • b = (6 × 1155 − 21 × 308) ÷ (6 × 91 − 212) = 462 ÷ 105 = 4.4.
  • س̄ = 3.5، ص̄ = 308 ÷ 6 ≈ 51.33، إذن a = 51.33 − 4.4 × 3.5 = 51.33 − 15.4 ≈ 35.93.
  • المعادلة ص̂ = 35.93 + 4.4 س.
  • عند س = 4.5 (داخل المدى): ص̂ = 35.93 + 19.8 ≈ 55.7 درجة.
  • عند س = 10 (خارج المدى) ص̂ = 35.93 + 44 ≈ 79.9، وهي تقدير أقل ثقة لأنه استقراء خارج المدى.
  • المثال الرابع أوجد معادلة الانحدار للقيم: س: 3، 5، 7، 9 ، ص: 12، 10، 6، 2. ثم أوجد ص̂ عند س = 6، وعند س = 11، وناقش معقولية النتيجة الثانية.
  • ن = 4، Σ س = 24، Σ ص = 30، Σ س ص = 146، Σ س2 = 164.
  • b = (4 × 146 − 24 × 30) ÷ (4 × 164 − 242) = −136 ÷ 80 = −1.7.
  • س̄ = 6، ص̄ = 7.5، إذن a = 7.5 − (−1.7)(6) = 7.5 + 10.2 = 17.7.
  • المعادلة ص̂ = 17.7 − 1.7 س.
  • عند س = 6 ص̂ = 17.7 − 10.2 = 7.5، وهي تساوي ص̄ كما هو متوقع لأن الخط يمر بالنقطة (س̄، ص̄).
  • عند س = 11 ص̂ = 17.7 − 18.7 = −1، وهي قيمة سالبة غير منطقية، لأن الدرجة لا تكون سالبة، وهذا يوضح خطر الاستقراء خارج المدى.
الانحدار · 5 / 7
أخطاء شائعة

أخطاء شائعة

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةمثالكلمات مفتاحية
التبديل بين b وa
  • b هو الميل
  • و a هي الجزء المقطوع من محور ص
  • ولا تُحسب a قبل حساب b
—الميلالجزءالمقطوعمحور
نسيان السالبb = −1.7 في المثال الرابعالارتباطعكسيايكونالميل
حساب a بدون س̄ وص̄الجزء المقطوع يُحسب دائماً بالعلاقة a = ص̄ − b س̄ وليس بقيمة عشوائية—الجزءالمقطوعدائمابالعلاقة
الاعتقاد أن الخط يصلح لكل القيمالتنبؤ خارج مدى البيانات قد يعطي نتائج غير منطقية—التنبؤخارجالبياناتيعطي
استخدام معادلة ص على س للتنبؤ بـ سمعادلة ص على س تُستخدم للتنبؤ بقيمة ص فقط—ستخدمبقيمة
الانحدار · 6 / 7
ملخص الدرس

ملخص الدرس

  • خط الانحدار هو أفضل خط مستقيم يمثل العلاقة، ويحسب بطريقة المربعات الصغرى.
  • معادلة ص على س ص̂ = a + b س، حيث b = (ن Σ س ص − Σ س Σ ص) ÷ (ن Σ س2 − (Σ س)2)، و a = ص̄ − b س̄.
  • الخط يمر دائماً بالنقطة (س̄، ص̄)، وإشارة b هي إشارة r.
  • التنبؤ داخل مدى القيم أكثر موثوقية من التنبؤ خارج المدى.
  • يعتمد دقة التنبؤ على قوة الارتباط.
الانحدار · 7 / 7