الرياضيات في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
50تنظيم المعطيات
قبل حساب أيّ شيء، يجب جمع المعطيات وعدّها وعرضها. ويدور هذا الفصل حول تحويل قائمة ملاحظات فوضوية إلى جدول أو صورة واضحة: التعدادات والتواترات والمعطيات المجمّعة ومخططات الأعمدة ومخططات القطاعات. وأما تلخيص المعطيات بعدد واحد (المتوسط والوسيط) فموضوع الفصل 71.
50.1 التعدادات والتواترات
تعريف 50.1 (التعداد والتواتر)
من أجل كل قيمة ممكنة في اِستطلاع، تعدادها هو عدد المرات التي تظهر فيها؛ وتواترها هو التعداد مقسومًا على العدد الكلي للملاحظات:
ويمكن كتابة التواترات كسورًا أو أعدادًا عشرية أو نسبًا مئوية، وهي تتجمّع دائمًا إلى (أي ).
مثال 50.2
الرياضة المفضّلة عند تلاميذ قسم عددهم ، من القائمة الخام إلى الجدول:
من أجل كرة القدم: . ويجب أن يكون مجموع سطر التواتر — وهو تحقّق دائم مجّاني.
ملاحظة 50.3 (لماذا التواترات؟)
لا يمكن مقارنة التعدادات بين مجموعات مختلفة الحجم: فالعدد من محبّي كرة القدم في قسم من (أي ) يدلّ على حماسة أكبر من في مستوى دراسي من (). والتواترات تضع كل شيء على السلّم نفسه.
50.2 تجميع المعطيات في فئات
مثال 50.4 (الفئات)
اِرتفاعات (بالسنتيمتر) تلميذًا تتراوح بين و . وسرد كل اِرتفاع على حدة يعطي جدولًا فيه من الأعمدة ما يقارب عدد التلاميذ؛ وبدلًا من ذلك، جمّعها في فئات:
ويُعدّ كل اِرتفاع في فئة واحدة بالضبط (فالعدد يدخل في ، لا في الاثنتين — ولهذا كانت الفترات نصف مفتوحة). والتجميع يفقد التفصيل ويكسب الوضوح.
50.3 المخططات
طريقة 50.5 (اِختيار مخطط ورسمه)
- مخطط الأعمدة: عمود واحد لكل قيمة أو فئة، واِرتفاعه متناسب مع التعداد (أو التواتر). وهو جيد لمقارنة القيم.
مخطط القطاعات: قطاع واحد لكل قيمة، وزاويته متناسبة مع التواتر — فالدائرة الكاملة () تمثّل المجموع، ومنه
وهو جيد لبيان الحصص من كلّ.
- وفي الحالتين: عنوان، ووسوم، وتدريج أو النسب المئوية مكتوبة على المخطط.
مثال 50.6
زوايا رياضات المثال 50.2: كرة القدم ؛ والسباحة ؛ والتنس ؛ والجودو . والتحقّق: .
مثال 50.7 (القراءة النقدية)
المخطط الذي يبدأ محوره العمودي من بدل يجعل عمود يبدو أطول عشر مرات من عمود — وهو تضليل بصري، وإن كانت الأعداد أمينة. وأول ردّ فعل أمام أيّ مخطط: تحقّق من أين يبدأ المحور وكم تساوي التدريجة الواحدة (الطريقة 44.8).
50.4 تمارين
تمرين 50.1 ★
هذه علامات تلميذًا: و و و و و و و و و و و و و و و و و و و . اِبنِ جدول التعدادات (عمود واحد لكل علامة).
تمرين 50.2 ★
أكمل جدول التمرين 50.1 بسطر تواتر (كسورًا من ، ثم نسبًا مئوية). وتحقّق من المجموع.
تمرين 50.3 ★
في اِستطلاع شمل أسرة، عند منها سيارة واحدة. فما تواتر «سيارة واحدة»، عددًا عشريًّا ونسبةً مئوية؟ وفي اِستطلاع آخر، عند أسرة من سيارة واحدة: فأيّ اِستطلاع يبيّن النسبة الأعلى؟
حل
حل التمرين 50.3.
الاستطلاع الأول: . والثاني: . فالاستطلاع الأول يبيّن النسبة الأعلى، وإن كان فيه أسر أقلّ عندها سيارة واحدة بالتعداد المطلق.
تمرين 50.4 ★
كتل (بالكيلوغرام) كلبًا: و و و و و و و و و و و و و و . جمّعها في الفئات و و و وأعطِ التعدادات.
تمرين 50.5 ★
اُرسم مخطط الأعمدة للجدول:
| الحيوانات الأليفة | ||||
|---|---|---|---|---|
| الأسر |
حل
حل التمرين 50.5.
أربعة أعمدة اِرتفاعاتها و و و فوق القيم و و و (والتدريج كل يعمل جيدًا).
تمرين 50.6 ★
من أجل جدول التمرين 50.5، اِحسب التواترات وزوايا مخطط القطاعات لكل قيمة (والتحقّق: المجموع ).
تمرين 50.7 ★
مخطط قطاعات عن الفصول المفضّلة يبيّن: الصيف ، والربيع ، والخريف ، والشتاء . فأيّ نسبة مئوية اِختارت كل فصل؟ وإذا أجاب شخصًا، فكم اِختاروا الصيف؟
حل
حل التمرين 50.7.
النسب المئوية: الصيف ؛ والربيع ؛ والخريف والشتاء لكل منهما. ومن بين شخصًا، اِختار الصيف منهم.
تمرين 50.8 ★★
في القسم أ، يمشي تلميذًا من إلى المدرسة؛ وفي القسم ب، من . فأيّ قسم فيه نسبة الماشين أعلى؟ بَرِّر بالتواترات لا بالتعدادات.
حل
حل التمرين 50.8.
القسم أ: . والقسم ب: . فالقسم أ فيه نسبة الماشين أعلى، وإن كان في القسم ب ماشون أكثر بالتعداد.
تمرين 50.9 ★★
تطبع مجلة مخطط أعمدة لمبيعات شهرية: ، ثم ، ثم ، والمحور العمودي يبدأ من . صِف ما يراه القارئ، وما الذي يبيّنه محور أمين يبدأ من بدل ذلك.
حل
حل التمرين 50.9.
بمحور يبدأ من ، تكون للأعمدة الثلاثة اِرتفاعات مرئية و و وحدة: فيبدو الأخير أربعة أمثال الأول، موحيًا بأن المبيعات تضاعفت أربع مرات. وبمحور من ، تكون الأعمدة متساوية تقريبًا (فمن إلى اِرتفاع نحو ): فالصورة الأمينة تبيّن مبيعات مسطّحة تقريبًا.
تمرين 50.10 ★★
جدول تواتر فيه ثلاث قيم تواتراتها و و . جِد . وإذا كان التعداد الكلي ، فأعطِ التعدادات الثلاثة.
تمرين 50.11 ★★★
في مدرسة، من التلاميذ بنات. ومن بين البنات، تأكل في المطعم؛ ومن بين الأولاد، يأكل . ومن بين تلميذ، كم يأكل في المطعم؟ (اِحسب أحجام الفئات الأربع خطوة خطوة.) وأيّ نسبة مئوية إجمالية هي تلك؟
حل
حل التمرين 50.11.
البنات: من ؛ والأولاد: . والبنات الآكلات في المطعم: ؛ والأولاد: . والمجموع: تلميذًا، أي من المدرسة — بين و ، وأقرب إلى نسبة البنات لأن البنات أكثر عددًا.
50.5 مسألة: كيف تكذب المعطيات — وكيف تمسكها
مسألة 50.1
مسألة نهاية الأسبوع — التعدادات مقابل التواترات، والاستطلاع الذي خدع بلدًا، ومفارقة المستشفيين
الأعداد لا تكذب، لكن يمكن أن تُساق لتضلّل: فتعداد ضخم قد يخفي تواترًا صغيرًا، واِستطلاع هائل قد يكون بلا قيمة، و— وهذا أغربها — قد يغلب مستشفى منافسه في كل فئة من المرضى ويخسر مع ذلك في الأرقام الإجمالية. وتُنصب الفخاخ الثلاثة كلها في هذه المسألة، بسلاح تعدادات هذا الفصل وتواتراته لا غير (التعريف 50.1).
الجزء الأول — التعدادات ليست تواترات.
- تعيد المدرسة أ تدوير من علب العصير التي عندها؛ وتعيد المدرسة ب تدوير من علبها . فأيّ مدرسة عندها التعداد الأكبر من العلب المعاد تدويرها؟ وأيّهما عندها التواتر الأكبر؟ وأيّ مدرسة تستحقّ جائزة التدوير؟
- يُستطلَع رأي في جدول زمني جديد: فيعجب من المعلّمين ، ويعجب من التلاميذ . اِحسب التواترين، ثم التواتر بين الأشخاص كلهم معًا. ولماذا يقع الرقم المشترك بهذا القرب من رقم التلاميذ؟
- مخطط قطاعات منشور يبيّن قطاعات موسومة و و و . فدون أيّ معلومة أخرى، كيف تعرف أن خطأ قد وقع؟
- جدول تواتر على ملاحظة نصفه ممحوّ: التعدادات و و و والتواترات و و و . أعِد بناء المداخل الناقصة.
- يُختتم اِستطلاع بالتواترات و و . اِحسب زوايا مخطط القطاعات الثلاث (الطريقة 50.5) وتحقّق من أنها تغلق الدائرة.
الجزء الثاني — الاستطلاع الذي خدع بلدًا. في سنة 1936، أرسلت مجلة أمريكية عشرة ملايين بطاقة اِقتراع إلى عناوين مأخوذة من أدلّة الهاتف وقوائم تسجيل السيارات، وتلقّت مليون جواب، وتوقّعت اِنتصارًا ساحقًا للمرشّح لاندون. وسأل إحصائي شابّ، هو جورج غالوب، نحو خمسين ألف شخص فقط — مختارين ليشبهوا السكان كلهم — وتوقّع العكس. وفاز روزفلت فوزًا كاسحًا.
- وأيّ تواتر من بطاقات الاقتراع المرسلة عاد؟
- في سنة 1936 كانت الهواتف والسيارات كماليات. اِشرح في جملة أو جملتين لماذا كانت عيّنة المجلة، على ضخامتها، محكومة بالفشل — وأيّ درس من السؤال 1 تكرّره على السلّم الوطني.
- نموذج مبسّط. في مدينة ناخب ثريّ، يؤيّد منهم المرشّح ل، و ناخب متواضع، يؤيّد منهم ل. اِحسب تأييد ل الحقيقي في المدينة. واِستطلاع «دليل الهاتف» يبلغ ثريًّا و متواضعًا: فأيّ تأييد يتوقّع؟
- والفخّ الصامت: عند شركة زبون غير راضٍ و راضٍ. فتستطلع الجميع؛ فيجيب من غير الراضين، ولا يجيب من الراضين إلا . اِحسب عدد الأجوبة من كل نوع، وتواتر عدم الرضا بين الأجوبة. وقارنه بالتواتر الحقيقي.
- أصلح اِستطلاع السؤال 8: اِحتفظ بعدد مقابلة، لكن وزّعها على نسب المدينة الحقيقية. فماذا يتوقّع الاستطلاع المُصلَح؟
الجزء الثالث — مفارقة المستشفيين. ينشر مستشفيان تعدادات شفائهما، مقسومة بحسب الخطورة:
| الحالات الخفيفة | الحالات الخطيرة | |
|---|---|---|
| المستشفى أ | شُفوا من | شُفوا من |
| المستشفى ب | شُفوا من | شُفوا من |
- اِحسب تواتر الشفاء في المستشفى أ من أجل الحالات الخفيفة، ومن أجل الحالات الخطيرة، وإجمالًا (المرضى كلهم).
- والحسابات الثلاثة نفسها من أجل المستشفى ب. فأيّ مستشفى يفوز في الحالات الخفيفة؟ وفي الحالات الخطيرة؟
- قارن التواترين الإجماليين. واُذكر بوضوح الأمر الغريب الذي حدث.
- اِشرح الحيلة: قارن خلطتَي المرضى في المستشفيين، وقل لماذا يمكن للتواتر الإجمالي أن يخون تواترَي الفئتين معًا. ولو كانت عندك حالة خطيرة، فأيّ مستشفى تختار؟
- يقول عنوان في صحيفة: «المستشفى ب أفضل في نسبة الشفاء: مقابل .» اُكتب رسالة من جملتين إلى المحرّر مما علّمتك هذه المسألة كلها — جملة عمّا يتجاهله العنوان، وجملة عن الدرس العامّ (قارن المتماثل بالمتماثل، واِنتبه للأوزان).
حل
حل المسألة 50.1.
1. التعدادات: ، فتفوز المدرسة أ. والتواترات: مقابل : فتفوز المدرسة ب. والجائزة يجب أن تتبع التواتر — فالمدرسة ب تعيد تدوير حصة أكبر مما تستعمل؛ والمدرسة أ لا تشرب إلا عصيرًا أكثر.
2. المعلّمون: . والتلاميذ: . ومعًا: . والتلاميذ أكثر عددًا عشرين مرة، فيُجذب التواتر المشترك كله تقريبًا إلى جهتهم — فالمجموعة الكبيرة تحمل الوزن الكبير.
3. يجب أن يبلغ مجموع التواترات (التعريف 50.1)، لكن : فقطاع واحد على الأقلّ خطأ.
4. التعداد الموافق للتواتر : . والتعدادات إلى الآن: ، إذن التعداد الأخير ، وتواتره . (والتحقّق: .)
5. الزوايا: ، و ، و ؛ و : فتنغلق الدائرة.
6. من بطاقات الاقتراع عادت.
7. كانت أدلّة الهاتف وسجلّات السيارات تُدرج أُسَرًا ثرية في معظمها، وكان تصويتها يختلف عن تصويت البلد؛ وكانت الأجوبة مليون تعدادًا عملاقًا مسحوبًا من السكان الخطأ. وكما في السؤال 1: فالمهمّ ليس كم تعدّ، بل من تعدّ — فالتواتر المحسوب على عيّنة مشوّهة يصف العيّنة لا البلد.
8. التأييد الحقيقي: مؤيّدًا من : أي . والاستطلاع: من : أي — أي أعلى بستّ عشرة نقطة، لأن الأثرياء نصف العيّنة وعُشر المدينة.
9. الأجوبة: من غير الراضين و من الراضين، إذن جوابًا منها من غير الراضين: فعدم الرضا المقيس . وعدم الرضا الحقيقي: . ولم يكذب أحد — فغير الراضين يجيبون أكثر لا غير، والاستطلاع يسمعهم أعلى.
10. النسب الحقيقية: عُشر أثرياء، إذن مقابلة ثرية و متواضعة: من : فيتوقّع الاستطلاع المُصلَح — وهي حقيقة السؤال 8. فخمسون ألف مقابلة حسنة الاختيار تغلب مليونين سيّئَي الاختيار.
11. المستشفى أ: الخفيفة ؛ والخطيرة ؛ وإجمالًا .
12. المستشفى ب: الخفيفة ؛ والخطيرة ؛ وإجمالًا . فالمستشفى أ يفوز في الحالات الخفيفة () وفي الحالات الخطيرة ().
13. وإجمالًا، يبيّن ب مقابل للمستشفى أ: فالمستشفى الذي يخسر في كل فئة يفوز في المجموع. (ولهذا الانقلاب اِسم: مفارقة سيمبسون.)
14. الخلطتان متعاكستان: فمرضى أ خطيرون في معظمهم ( من )، ومرضى ب خفيفون في معظمهم ( من ). والحالات الخطيرة تُشفى أقلّ أينما عولجت، فيُجرّ رقم أ الإجمالي إلى الأسفل بسبب الحالات الصعبة التي يقبلها — فالإجمالي مزيج موزون، والأوزان تختلف بين المستشفيين. والمريض الخطير يجب أن يختار المستشفى أ: فالنسبة تغلب في السطر الوحيد الذي يعنيه.
15. فمثلًا: «مقارنتك تخلط المرضى الخفيفين والخطيرين، والمستشفيان يعالجان خلطتين متعاكستين — فبالتقسيم حسب الخطورة، يشفي المستشفى أ حصة أعلى من النوعين معًا. والأرقام الإجمالية لا تُقارن إلا حين تكون المجموعات وراءها متشابهة؛ وإلا فالأوزان، لا الجودة، هي التي تقرّر الفائز.»