Sách bài tập Toán 10 Bài 13 (Kết nối tri thức): Các số đặc trưng đo xu thế trung tâm

Giải SBT Toán lớp 10 Bài 13: Các số đặc trưng đo xu thế trung tâm

Giải SBT Toán 10 trang 76 Tập 1

Bài 5.7 trang 76 SBT Toán 10 Tập 1: Để ước lượng xem trung bình cần thực hiện bao nhiêu lần gieo xúc xắc để xuất hiện mặt 6 chấm, một nhóm học sinh đã gieo xúc xắc và đếm số lần thực hiện cho đến khi xuất hiện mặt 6 chấm cho kết quả như sau:

Tính số lần gieo trung bình để xuất hiện mặt 6 chấm.

Lời giải:

Số lần gieo trung bình để xuất hiện mặt 6 chấm là:

$\overline{x}=\frac{8+5+7+\mathrm{\dots }+4+2}{18}\approx 5,72$.

Bài 5.8 trang 76 SBT Toán 10 Tập 1: Tại một lớp học chứng chỉ Tin học, nếu mức độ hoàn thành trung bình 5 bài kiểm tra của học viên lớn hơn hoặc bằng 85% thì học viên sẽ được giảm 30% học phí. An đã làm 4 bài kiểm tra với kết quả là 94%, 82%, 78%, 80%. Hỏi bài cuối cùng An cần đạt được ít nhất bao nhiêu phần trăm để được giảm 30% học phí?

Lời giải:

Giả sử bài kiểm tra cuối cùng An đạt được là x%.

Khi đó trung bình 5 bài kiểm tra của An là:

$\overline{x}=\frac{94+82+78+80+x}{5}$$=\frac{x+334}{5}$(%)

Để được giảm học phí 30% thì trung bình 5 bài kiểm tra cần lớn hơn hoặc bằng 85%.

Khi đó ta có: $\frac{x+334}{5}$ ≥ 85

=> x + 334 ≥ 425

=> x ≥ 91.

Vậy bài cuối cùng An cần đạt được ít nhất 91% để được giảm 30% học phí.

Giải SBT Toán 10 trang 77 Tập 1

Bài 5.9 trang 77 SBT Toán 10 Tập 1: Tổng số ca mắc Covid – 19 tính đến ngày 26 – 8 – 2021 tại Thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh lân cận được thống kê như sau:

(Theo Bộ Y tế)

a) Tính số trung bình và trung vị cho dãy số liệu trên.

b) Giải thích tại sao số trung bình và trung vị lại khác nhau nhiều?

Lời giải:

a) Số trung bình của dãy số liệu đã cho là:

$\overline{x}=\frac{\begin{array}{c}190174\end{array}+81182+\mathrm{\dots }+1602+1195}{15}\approx 23404,67$

Sắp xếp dãy số liệu theo thứ tự không giảm ta được:

Vì n = 15 là số lẻ nên số trung vị là giá trị chính giữa (số liệu thứ 8) của mẫu đã sắp xếp.

Vậy Me = 4 544.

b) Số trung bình lớn hơn trung vị nhiều là do trong dãy số liệu có một giá trị rất lớn (giá trị bất thường) là 190 174.

Trung vị không bị ảnh hưởng bởi giá trị bất thường đó.

Bài 5.10 trang 77 SBT Toán 10 Tập 1: Lan thống kê số anh, chị, em ruột của các bạn trong lớp thu được bảng số liệu sau:

Xác định mốt cho mẫu số liệu trên và giải thích ý nghĩa.

Lời giải:

Ta thấy số anh, chị, em ruột trong lớp là 1 có nhiều bạn nhất nên mốt của mẫu số liệu đã cho là 1.

Ý nghĩa: Số gia đình có một con là nhiều nhất.

Bài 5.11 trang 77 SBT Toán 10 Tập 1: Thống kê GDP năm 2020 (đơn vị: tỉ đô la Mỹ) của 10 nước tại khu vực Đông Nam Á được kết quả như sau:

(Theo statista.com)

a) Tìm các tứ phân vị cho dãy số liệu trên.

b) Giải thích ý nghĩa của các tứ phân vị này. Việt Nam có thuộc nhóm 25% quốc gia có GDP năm 2020 cao nhất trong khu vực Đông Nam Á không?

Lời giải:

a) Sắp xếp dãy số liệu theo thứ tự không giảm ta được:

• Vì n = 10 là số chẵn nên trung vị là trung bình cộng của hai giá trị chính giữa (số liệu thứ 5 và thứ 6):

Do đó Q₂ = $\frac{338,28+339,98}{2}=339,13.$

• Nửa dữ liệu bên trái Q₂ là:

Dãy này gồm 5 số liệu, n = 5 là số lẻ nên trung vị là giá trị chính giữa (số liệu thứ 3 của dãy dữ liệu bên trái Q₂) nên Q₁ = 25,95.

• Nửa dữ liệu bên phải Q₂ là:

Dãy này gồm 5 số liệu, n = 5 là số lẻ nên trung vị là giá trị chính giữa (số liệu thứ 3 của dãy dữ liệu bên phải Q₂) nên Q₃ = 362,24.

Vậy Q₂ = 339,13; Q₁ = 25,95 và Q₃ = 362,24.

b) Các điểm Q₁, Q₂ và Q₃ chia mẫu số liệu đã sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn thành bốn phần, mỗi phần đều chứa 25% giá trị.

GDP của Việt Nam năm 2020 là 340,82 tỉ đô la Mỹ (nhỏ hơn Q₂) nên Việt Nam không thuộc nhóm 25% quốc gia trong khu vực Đông Nam Á có GDP cao nhất.

Bài 5.12 trang 77 SBT Toán 10 Tập 1: Diện tích của các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long năm 2022 (đơn vị: nghìn km²) là:

1,44   3,54   2,67   2,39   4,49   5,29   3,31

1,62   2,36   3,38   1,53   6,35   2,51.

a) Tính số trung bình, trung vị cho dãy số liệu trên.

b) Giải thích ý nghĩa của mỗi số thu được ở câu a.

Lời giải:

a) Số trung bình của dãy số liệu đã cho là:

$\overline{x}=\frac{1,44+3,54+\mathrm{\dots }+6,35+2,51}{13}\approx 3,14$

Sắp xếp dãy số liệu theo thứ tự không giảm ta được:

1,44   1,53   1,62   2,36   2,39   2,51   2,67

3,31   3,38   3,54   4,49   5,29   6,35.

Vì n = 13 là số lẻ nên trung vị của dãy số liệu này là giá trị chính giữa (số liệu thứ 7) của mẫu số liệu đã sắp xếp.

Do đó Me = 2,67.

b) Diện tích trung bình của các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long là 3,14 nghìn km².

Trung vị Me = 2,67 nghìn km² nghĩa là số tỉnh có diện tích nhỏ hơn 2,67 nghìn km² bằng số tỉnh có diện tích lớn hơn 2,67 nghìn km².

Xem thêm các bài giải SBT Toán 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 12: Số gần đúng và sai số

Bài 14: Các số đặc trưng đo độ phân tán

Bài tập cuối chương 5

Bài 15: Hàm số

Lý thuyết Các số đặc trưng đo xu thế trung tâm

1. Số trung bình và trung vị

a) Số trung bình

Số trung bình (số trung bình cộng) của mẫu số liệu x₁, x₂,…, x_n, kí hiệu là $\overline{x}$được tính bằng công thức:

$\overline{x}=\frac{x_1+x_2+\mathrm{\dots }+x_n}{n}$

Ví dụ: Kết quả thống kê số điểm đạt được sau mỗi lần bắn của một xạ thủ được ghi lại trong bảng sau:

Tính điểm số trung bình qua các lần bắn của xạ thủ.

Hướng dẫn giải

Đếm số phát súng xạ thủ đã bắn trong bảng trên, ta thấy xạ thủ đã bắn tổng cộng là 10 phát. Ta suy ra n = 10.

Lần thứ nhất xạ thủ bắn được 7 điểm. Do đó ta có x₁ = 7.

Lần thứ hai xạ thủ bắn được 9 điểm. Do đó ta có x₂ = 9.

Tương tự, ta được x₃ = 8, x₄ = 9, x₅ = 7, x₆ = 10, x₇ = 9, x₈ = 9, x₉ = 7, x₁₀ = 8.

Suy ra, điểm số trung bình qua các lần bắn của xạ thủ là:

$\frac{7+9+8+9+7+10+9+9+7+8}{10}=\mathrm{8,3}$(điểm)

Chú ý:

Trong trường hợp mẫu số liệu cho dưới dạng bảng tần số thì số trung bình được tính theo công thức:

$\overline{x}=\frac{m_1{x}_1+m_2{x}_2+\mathrm{\dots }+m_k{x}_k}{n}$

trong đó m_k là tần số của giá trị x_k và n = m₁ + m₂ +…+ m_k.

Ví dụ: Kết quả điều tra về số con của một số hộ gia đình trong một tổ dân phố được ghi lại trong bảng sau:

Hỏi trung bình mỗi hộ gia đình trong tổ dân phố có bao nhiêu con?

Hướng dẫn giải

Tổng số hộ gia đình là: n = 4 + 4 + 8 + 3 + 1 = 20 (hộ gia đình).

Trung bình mỗi hộ gia đình trong tổ dân số có số con là:

$\frac{0.4+1.4+2.8+3.3+4.1}{20}=\mathrm{1,65}$ (con)

Ý nghĩa: Số trung bình là giá trị trung bình cộng của các số trong mẫu số liệu, nó cho biết vị trí trung tâm của mẫu số liệu và có thể dùng để đại diện cho mẫu số liệu.

b) Trung vị

Trong trường hợp mẫu số liệu có giá trị bất thường (rất lớn hoặc rất bé so với đa số các giá trị khác), người ta không dùng số trung bình để đo xu thế trung tâm mà dùng trung vị.

Để tìm trung vị (kí hiệu là Me) của một mẫu số liệu, ta thực hiện như sau:

+ Sắp xếp các giá trị trong mẫu số liệu theo thứ tự không giảm.

+ Nếu số giá trị của mẫu số liệu là số lẻ thì giá trị chính giữa của mẫu là trung vị. Nếu là số chẵn thì trung vị là trung bình cộng của hai giá trị chính giữa của mẫu.

Ví dụ: Theo dõi thời gian giải một bài toán của 4 học sinh, giáo viên nhận thấy có 2 em giải bài toán trong 2 phút; 1 em giải bài toán trong 3 phút và 1 em giải bài toán trong 7 phút. Hãy tìm số trung bình và trung vị của mẫu số liệu trên.

Hướng dẫn giải

+ Số trung bình là: $\frac{2.2+3.1+7.1}{4}=\mathrm{3,5}$(phút)

+ Trung vị:

Sắp xếp số liệu theo thứ tự không giảm:

Dãy trên có hai giá trị chính giữa lần lượt là 2 và 3.

Vậy trung vị của mẫu số liệu là: $\frac{2+3}{2}=\mathrm{2,5}$.

Nhận xét: Trong mẫu số liệu được sắp xếp trên, số phần tử ở bên trái trung vị và số phần tử ở bên phải trung vị bằng nhau và bằng 2. Một học sinh giải bài toán mất 7 phút cao hơn hẳn số trung bình, đây chính là giá trị bất thường. Nếu ta thay thời gian giải bài toán của học sinh giải mất 7 phút thành 8; 9; 10;… (phút) thì trung vị vẫn không thay đổi trong khi số trung bình sẽ thay đổi.

Ý nghĩa: Trung vị không bị ảnh hưởng bởi giá trị bất thường trong khi số trung bình bị ảnh hưởng bởi giá trị bất thường. Vì vậy, khi mẫu số liệu có giá trị bất thường, người ta thường dùng trung vị đại diện cho các số liệu thống kê.

Ví dụ: Đo chiều cao (đơn vị cm) của 9 học sinh lớp 10A và được kết quả như bảng sau:

Tìm số trung bình và trung vị của mẫu số liệu trên. Trong hai số đó, số nào phù hợp hơn để đại diện cho chiều cao của 9 học sinh lớp 10A?

Hướng dẫn giải

+ Số trung bình là:

$\frac{149+153+155+153+150+188+148+151+150}{9}=\mathrm{155,22}$(cm)

+ Trung vị:

Sắp xếp số liệu theo thứ tự không giảm:

Vậy trung vị của mẫu số liệu là: 151 (cm).

+ Giữa hai số trung bình và số trung vị như trên, số trung vị bằng 151 (cm) phù hợp hơn để đại diện cho chiều cao của 9 học sinh lớp 10A vì trong mẫu số liệu có một em học sinh có chiều cao 188cm, đây là giá trị bất thường.

2. Tứ phân vị

Tứ phân vị dùng để xác định ngưỡng để phân loại các số liệu có trong mẫu số liệu.

Để tìm các tứ phân vị của mẫu số liệu có n giá trị, ta làm như sau:

+ Sắp xếp mẫu số liệu theo thứ tự không giảm.

+ Tìm trung vị. Giá trị này là Q₂.

+ Tìm trung vị của nửa số liệu bên trái Q₂ (không bao gồm Q₂ nếu n lẻ). Giá trị này là Q₁.

+ Tìm trung vị của nửa số liệu bên phải Q₂ (không bao gồm Q₂ nếu n lẻ). Giá trị này là Q₃.

Q₁, Q₂, Q₃ được gọi là các tứ phân vị của mẫu số liệu.

Chú ý: Q₁ được gọi là tứ phân vị thứ nhất hay tứ phân vị dưới, Q₃ được gọi là tứ phân vị thứ ba hay tứ phân vị trên.

Ý nghĩa: Các điểm Q₁, Q₂, Q₃ chia mẫu số liệu đã sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn thành bốn phần, mỗi phần đều chứa 25% giá trị.

Ví dụ: Hàm lượng Protein (đơn vị gam) trong 100g của một số loại thực phẩm được cho trong bảng sau:

Hãy tìm các tứ phân vị. Các tứ phân vị này cho ta thông tin gì?

Hướng dẫn giải

Sắp xếp các giá trị đã cho theo thứ tự không giảm:

+ Vì n = 20 là số chẵn nên Q₂ là trung bình cộng của hai giá trị chính giữa. Do đó:

Q₂ = (2 + 2,2) : 2 = 2,1.

+ Ta tìm Q₁ là trung vị của nửa số liệu bên trái Q₂:

Vì lúc này n = 10 là số chẵn nên Q₁ là trung bình cộng của hai giá trị chính giữa. Do đó:

Q₁ = (1,1 + 1,2) : 2 = 1,15.

+ Ta tìm Q₃ là trung vị của nửa số liệu bên phải Q₂:

Vì lúc này n = 10 là số chẵn nên Q₃ là trung bình cộng của hai giá trị chính giữa. Do đó:

Q₃ = (6,1 + 7,9) : 2 = 7.

Vậy các tứ phân vị của mẫu số liệu là Q₁ = 1,15; Q₂ = 2,1; Q₃ = 7.

Các tứ phân vị cho ta hình ảnh phân bố của mẫu số liệu. Khoảng cách từ Q₁ đến Q₂ là 2,1 – 1,15 = 0,95 trong khi khoảng cách từ Q₂ đến Q₃ là 7 – 2,1 = 4,9. Điều này cho thấy mẫu số liệu tập trung với mật độ cao ở bên trái của Q₂ và mật độ thấp ở bên phải của Q₂.

3. Mốt

Mốt của mẫu số liệu là giá trị xuất hiện với tần số lớn nhất.

Ý nghĩa: Có thể dùng mốt để đo xu thế trung tâm của mẫu số liệu khi mẫu số liệu có nhiều giá trị trùng nhau.

Ví dụ: Kết quả thống kê điểm số bài kiểm tra giữa kỳ của một số học sinh lớp 10B được cho trong bảng sau:

Tìm mốt cho mẫu số liệu này.

Hướng dẫn giải

Số học sinh đạt điểm 3: 1 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 5: 1 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 6: 1 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 7: 3 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 8: 2 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 9: 1 học sinh.

Số học sinh đạt điểm 10: 1 học sinh.

Vì số học sinh đạt điểm 7 là lớn nhất (có 3 học sinh) nên mốt của mẫu số liệu này là 7.

Nhận xét:

+ Mốt có thể không là duy nhất. Chẳng hạn, với mẫu số liệu sau:

6959975595

Ta thấy các số 5; 9 đều xuất hiện với số lần lớn nhất (4 lần) nên mẫu số liệu này có hai mốt là 5 và 9.

+ Khi các giá trị trong mẫu số liệu xuất hiện với tần số như nhau thì mẫu số liệu không có mốt. Chẳng hạn, với mẫu số liệu sau:

686786778

Ta thấy các giá trị 6; 7; 8 trong mẫu số liệu đều xuất hiện với tần số như nhau (3 lần) nên mẫu số liệu này không có mốt.

+ Mốt còn được định nghĩa cho mẫu dữ liệu định tính (dữ liệu không phải là số). Ví dụ trong buổi biểu quyết chọn một trong ba bạn Hoa, Bình, Tú làm bí thư của lớp 10C, bạn thư ký của lớp đã tổng kết được kết quả biểu quyết như sau:

Trong mẫu dữ liệu này, số phiếu chọn “bạn Hoa” nhiều nhất, được gọi là mốt.