المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الإحصاء — الصف الثالث الثانوي

نص الدرس

التوقع والتباين

الإحصاء — الصف الثالث الثانوي

التوقع والتباين

التوقع أو القيمة المتوقعة

التوقع أو القيمة المتوقعة

  • التوقع (القيمة المتوقعة) للمتغير العشوائي المتقطع هو متوسط توزيعه الاحتمالي، ويمثل متوسط القيم التي نحصل عليها على المدى الطويل عند تكرار التجربة كثيراً.
  • ويرمز له بالرمز μ أو E(س)، ويحسب بالقانون:

μ = Σ (س × د(س))

  • أي نضرب كل قيمة في احتمالها المقابل، ثم نجمع النواتج.
  • ولا يشترط أن يكون التوقع من القيم الممكنة للمتغير؛ فقد يكون عدداً لا يظهر في التجربة، مثل 2.5 في تجربة رمي حجر نرد.
التوقع والتباين · 1 / 7
التباين والانحراف المعياري

التباين والانحراف المعياري

  • التباين σ2 يقيس مدى تشتت قيم المتغير حول توقعه. ويمكن حسابه بالقانون المختصر:

σ2 = Σ (س2 × د(س)) − μ2

  • والانحراف المعياري σ هو الجذر التربيعي الموجب للتباين. ولحساب هذه الكميات نستخدم جدولاً من أربعة أعمدة:
العمود الأولقيم س.
العمود الثانيالاحتمالات د(س)، ومجموعها يساوي 1.
العمود الثالثحاصل ضرب س × د(س)، ومجموعه هو التوقع μ.
العمود الرابعحاصل ضرب س2 × د(س)، ومجموعه هو Σ س2 د(س).
  1. ثم نحسب التباين σ2 = (مجموع العمود الرابع) − μ2
  2. الانحراف المعياري σ = √σ2.
التوقع والتباين · 2 / 7
خواص التوقع والتباين

خواص التوقع والتباين

  1. إذا كان ص = أ س + ب
  2. حيث أ وب عددان ثابتان
  3. فإن:
  • E(أ س + ب) = أ E(س) + ب، أي أن التوقع يتغير بنفس طريقة القيم.
  • التباين Var(أ س + ب) = أ2 Var(س)، فإضافة الثابت ب لا تغير التباين.
  • الانحراف المعياري σص = |أ| × σس.
  • وتستخدم هذه الخواص لإيجاد توقع وتباين متغير جديد مبني على متغير معلوم، دون إعادة كتابة التوزيع كله.
التوقع والتباين · 3 / 7
التوقع في الألعاب والقرارات

التوقع في الألعاب والقرارات

  • يُستخدم التوقع لمعرفة الربح أو الخسارة المتوقعة على المدى الطويل.
  • فإذا كان التوقع للربح موجباً فاللعبة في صالح اللاعب، وإذا كان سالباً فاللعبة في صالح صاحب اللعبة.
  • أما إذا كان التوقع صفراً فاللعبة عادلة.
  • ويجب ملاحظة أن التوقع لا يعني أن الخسارة أو الربح يحدث في كل مرة، وإنما هو متوسط طويل المدى.
عجلة جوائز بثماني قطاعات تمثل التوقع والتباين: التوقع 3 فتكون اللعبة عادلة بثمن 3.
عجلة جوائز بثماني قطاعات تمثل التوقع والتباين: التوقع 3 فتكون اللعبة عادلة بثمن 3.
  1. أما الانحراف المعياري في هذه الحالات فيعطينا فكرة عن مدى تقلب الربح حول متوسطه
  2. أي مدى المخاطرة في اللعبة.
التوقع والتباين · 4 / 7
أمثلة محلولة

أمثلة محلولة

المثال الأول←ألقيت قطعتا نقود متزنتان، وكان س عدد مرات ظهور الصورة. أوجد التوقع والتباين والانحراف المعياري للمتغير س، وتوزيعه: د(0) = 1 ÷ 4، د(1) = 1 ÷ 2، د(2) = 1 ÷ 4.
  • μ = 0 × 1 ÷ 4 + 1 × 1 ÷ 2 + 2 × 1 ÷ 4 = 0 + 0.5 + 0.5 = 1.
  • Σ س2 د(س) = 0 × 1 ÷ 4 + 1 × 1 ÷ 2 + 4 × 1 ÷ 4 = 0 + 0.5 + 1 = 1.5.
  • σ2 = 1.5 − 12 = 0.5.
  • σ = √0.5 ≈ 0.71.
  • المثال الثاني متغير عشوائي س يأخذ القيم 1، 2، 3، 4 باحتمالات د(س) = س ÷ 10. أوجد التوقع والتباين.
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
العمود الثالث
  • س × د(س) = 0.1
  • 0.4
  • 0.9
  • 1.6
  • ومجموعها μ = 3
ومجموعها
العمود الرابع
  • س2 × د(س) = 0.1
  • 0.8
  • 2.7
  • 6.4
  • ومجموعها = 10
ومجموعها
•σ2 = 10 − 32 = 1
•σ = √1 = 1
المثال الثالث
  • في لعبة يدفع اللاعب 10 جنيهات للعب مرة واحدة. إذا ظهر الفوز باحتمال 0.1 يحصل على 50 جنيهاً
  • وإذا لم يظهر الفوز فلا يحصل على شيء. ليكن س صافي ربح اللاعب. أوجد التوقع والتباين
  • وقرر هل اللعبة في صالح اللاعب
لعبةيدفعاللاعبجنيهات
  • عند الفوز صافي الربح = 50 − 10 = 40 جنيهاً باحتمال 0.1، وعند الخسارة صافي الربح = −10 جنيهات باحتمال 0.9.
  • μ = 40 × 0.1 + (−10) × 0.9 = 4 − 9 = −5.
  • Σ س2 د(س) = 1600 × 0.1 + 100 × 0.9 = 160 + 90 = 250.
  • σ2 = 250 − (−5)2 = 250 − 25 = 225، و σ = 15 جنيهاً.
  • التوقع سالب، أي أن اللعبة في صالح صاحبها، فيخسر اللاعب 5 جنيهات في المتوسط على المدى الطويل لكل مرة يلعب فيها.
  • المثال الرابع إذا كان E(س) = 4 و Var(س) = 5، وكان ص = 3س + 2، فأوجد E(ص) و Var(ص) و σص.
  1. E(ص) = 3 × 4 + 2 = 14.
  2. Var(ص) = 32 × 5 = 45.
  3. σص = √45 ≈ 6.71.
  4. لاحظ أن الثابت 2 أثر في التوقع فقط، ولم يؤثر في التباين.
التوقع والتباين · 5 / 7
أخطاء شائعة

أخطاء شائعة

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
حساب μ2 بدلاً من Σ س2 د(س)
  • القانون المختصر يحتاج إلى مجموع العمود الرابع أولاً
  • ثم نطرح μ2
القانونالمختصريحتاجمجموع
نسيان تربيع التوقع
  • μ2 تعني تربيع التوقع
  • وليس التوقع نفسه
تعنيوليسنفسه
إضافة الثابت إلى التباين
  • Var(س + ب) = Var(س)
  • أما Var(أس) فتضرب في أ2
فتضرب
اعتبار التوقع قيمة يظهر فعلاًالتوقع متوسط طويل المدى وقد لا يكون قيمة ممكنة للمتغيرمتوسططويلالمدىيكون
الخلط بين الربح الفعلي والربح المتوقع
  • اللاعب قد يربح في مرة واحدة
  • لكن التوقع يوضح الاتجاه العام على المدى الطويل
اللاعبيربحواحدةالتوقع
التوقع والتباين · 6 / 7
ملخص الدرس

ملخص الدرس

  • التوقع μ = Σ (س × د(س))، وهو متوسط المتغير على المدى الطويل.
  • التباين σ2 = Σ (س2 × د(س)) − μ2، والانحراف المعياري σ = √σ2.
  • إذا كان ص = أ س + ب فإن E(ص) = أ E(س) + ب، و Var(ص) = أ2 Var(س).
  • التوقع الموجب في اللعبة يعني ربحاً متوقعاً للاعب، والتوقع السالب يعني ربحاً متوقعاً لصاحب اللعبة.
التوقع والتباين · 7 / 7