Menu
flag Ar iconالعربيةdown icon

حاسبة الانحراف المعياري

جدول الانحرافات سطراً سطراً - الجزء الذي تُقيَّم عليه فعلاً.

بقلم Nethanel Bar, الشريك المؤسس والرئيس التنفيذي

آخر تحديث

تريد حل هذه المسائل بدون حاسبة؟

دورة الرياضيات في Coddy تعلّمك الطريقة نفسها: تعمل كل خطوة على لوح تفاعلي، ويخبرك بالضبط أين انحرفت الخطوة.

الانحراف المعياري مسافة متوسطة إلى المتوسط

خُذ قائمة أعداد ومتوسطها. كل قيمة تقع على مسافة ما من ذلك المتوسط، والانحراف المعياري هو تقريباً الحجم المعتاد لتلك المسافات. ولا يمكن أن يكون متوسطها المباشر، لأن المسافات فوق المتوسط وتحته يلغي بعضها بعضاً إلى صفر تماماً - فلذلك تُربَّع كل واحدة أولاً، ويُؤخذ متوسط المربعات، ويفكّ الجذرُ في النهاية التربيعَ فيعود الجواب إلى الوحدات الأصلية.

هذه هي الصيغة كلها، والجزء الذي تُقيَّم عليه فعلاً هو الأوسط: جدول كل قيمة ناقص المتوسط، وكل فرق من تلك الفروق مربّعاً. تطبع هذه الصفحة ذلك الجدول كاملاً، مع المجموع الذي يقسمه التباينان. أما الحاسبات المنافسة فتطبع سيغما وتتوقف - وهو بالضبط الجزء الوحيد الذي كان بإمكان الطالب أن يحصل عليه بهاتفه.

هناك مقسومان والفرق مهم. اقسم المجموع على n عندما تكون أعدادك هي المجموعة كلها - المجتمع. واقسم على n − 1 عندما تكون عيّنة تنوب عن شيء أكبر، لأن متوسط العيّنة يقع قريباً بقدر زائد من قيمها نفسها، والقسمة على واحد أقل تعوّض ذلك. وكلاهما معروض هنا دائماً، فالمقسوم اختيارك أنت لا اختيار الصفحة.

ما ينبغي ملاحظته

  • مجموع الانحرافات صفر دائماً. وهذه ليست مصادفة - إنها ما يعنيه المتوسط، وهي سبب الحاجة إلى التربيع قبل أخذ المتوسط.
  • التباين هو الجواب قبل الجذر، ووحداته مربّعة: تصبح الكيلوغرامات كيلوغرامات مربّعة، ولهذا يُؤخذ الجذر للعودة إلى الكيلوغرامات.
  • مقسوم المجتمع هو n ومقسوم العيّنة n − 1. وجواب العيّنة أكبر دائماً، والفجوة تضيق مع طول القائمة.
  • الانحراف المعياري لا يكون سالباً أبداً، ولا يكون صفراً إلا إذا كانت كل القيم متطابقة - فلا تشتّت يُقاس.
  • يحمل الوحدات نفسها التي للبيانات، بخلاف التباين. وهذا هو السبب العملي لكونه الرقم الذي يُذكر عادةً.
  • قيمة شاذّة واحدة تحرّكه كثيراً، لأن المسافة تُربَّع قبل أن تُحسب. وهذه الحساسية فضيلة عندما تريد ملاحظة الشواذّ، ومصدر إزعاج عندما لا تريد.

كيف تجد الانحراف المعياري يدوياً

  1. جد المتوسط

    اجمع كل القيم واقسم على عددها. أبقِه دقيقاً - إن كان المتوسط 7/3 فلا تكتب 2.33، لأن هذا الخطأ على وشك أن يُربَّع.

  2. اطرح المتوسط من كل قيمة

    هذه هي الانحرافات. بعضها سالب ولا بأس؛ وكتحقّق، يجب أن يكون مجموعها صفراً بالضبط.

  3. ربّع كل انحراف

    التربيع يزيل الإشارات ويمنح المسافات الكبيرة وزناً أكبر. اجمع المربعات: هذا المجموع هو مجموع المربعات.

  4. اقسم على n أو على n − 1

    على n إذا كانت هذه القيم كل المجموعة التي تهمك، وعلى n − 1 إذا كانت عيّنة من شيء أكبر. والناتج هو التباين.

  5. خُذ الجذر التربيعي

    هذا هو الانحراف المعياري. وهو بالوحدات نفسها لبياناتك الأصلية، وهو ما لم يكن التباين عليه.

المجتمع مقابل العيّنة على القوائم نفسها

الأعداد نفسها بالمقسومين. لاحظ كيف تضيق الفجوة بين الجوابين مع طول القائمة.

القيمالمتوسطمجموع المربعاتσ (مجتمع)s (عيّنة)
2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 953222.138
1, 2, 3, 42.551.1181.291
10, 12, 23, 23, 16, 23, 21, 16182105.1235.477
3, 3, 33000
1, 2, 47/314/31.1061.528
5, 15105057.071
2, 4, 6, 8, 106402.8283.162
100, 100, 100, 200125750043.30150

أمثلة محلولة

قائمة الكتاب: 2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9

plain
2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9

مجموع القيم الثماني 40، فالمتوسط 5. والانحرافات −3 و−1 و−1 و−1 و0 و0 و2 و4 (مجموعها صفر كما يجب) ومجموع مربعاتها 32. وبالقسمة على n = 8 يكون التباين 4 والجذر 2 بالضبط. أما كعيّنة فيكون 32/7، أي نحو 2.138.

لماذا مقسوم العيّنة أكبر: 1, 2, 3, 4

plain
1, 2, 3, 4

المتوسط 2.5 ومجموع المربعات 5. بالقسمة على 4 يكون التباين 5/4 والانحراف √5/2 ≈ 1.118، وبالقسمة على 3 يكون 5/3 ونحو 1.291. جواب العيّنة أكبر دائماً، لأن متوسط العيّنة يعانق قيمها نفسها بقدر زائد قليلاً.

جواب دقيق ليس عشرياً: 1, 2, 4

plain
1, 2, 4

المتوسط 7/3 لا 2.33. والانحرافات −4/3 و−1/3 و5/3، ومربعاتها 16/9 و1/9 و25/9، ومجموعها 14/3. ولو قرّبتَ المتوسط أولاً لكنت رميت رقماً قبل أن يبدأ التربيع - ولهذا كل سطر في هذا الجدول كسر.

لا تشتّت مطلقاً: 3, 3, 3

plain
3, 3, 3

كل انحراف صفر، فمجموع المربعات صفر والانحراف المعياري كذلك. وهذه الطريقة الوحيدة ليكون الانحراف المعياري صفراً: لا «الأعداد صغيرة» بل «كل القيم متطابقة».

ماذا تفعل قيمة شاذّة: 100, 100, 100, 200

plain
100, 100, 100, 200

ثلاث قيم متفقة تماماً وواحدة لا، والانحراف المعياري نحو 43 - أكثر من ربع المدى كله. وتربيعُ المسافات هو ما يمنح تلك القيمة البعيدة الواحدة كل هذا الوزن، وهو بالضبط سبب جودة هذا المقياس في الإشارة إلى الشواذّ.

أخطاء شائعة

  • أخذ متوسط الانحرافات دون تربيعها. مجموعها صفر في كل قائمة كُتبت يوماً، فالجواب سيكون صفراً دائماً.
  • تقريب المتوسط قبل الطرح. إن كان المتوسط 7/3 فالعمل بـ 2.33 يفسد كل المربعات التالية - أبقِه دقيقاً إلى النهاية.
  • القسمة على العدد الخطأ. n للمجتمع الكامل وn − 1 للعيّنة؛ واستخدام n على بيانات عيّنة يقلّل التشتّت في كل مرة.
  • الإبلاغ عن التباين كأنه الانحراف المعياري. التباين هو الخطوة قبل الجذر ووحداته مربّعة - وأحدهما ليس صورة مقرَّبة من الآخر.
  • نسيان الجذر تماماً. إذا بدا جوابك أكبر بكثير مما تحتمله البيانات فالسبب عادةً هذا.
  • اعتبار الانحراف السالب خطأً. نحو نصفها يجب أن يكون سالباً؛ وإن لم يكن أيٌّ منها سالباً فقد حُسب المتوسط خطأً.

أسئلة شائعة عن الانحراف المعياري

ما الفرق بين الانحراف المعياري للمجتمع وللعيّنة؟
المقسوم. فانحراف المجتمع يقسم مجموع المربعات على n لأن القيم هي المجموعة كلها. وانحراف العيّنة يقسم على n − 1، لأن متوسط العيّنة يقع قريباً بقدر زائد من قيمها نفسها والقسمة على واحد أقل تعوّض ذلك. وجواب العيّنة أكبر دائماً.
أيّهما أستخدم؟
إذا كانت أعدادك هي كل ما يهمّك - درجات الصف كله، أطوال الأطفال الستة جميعاً - فاستخدم صيغة المجتمع. وإذا كانت عيّنة اختيرت لتنوب عن شيء أكبر فاستخدم n − 1. ومعظم واجبات الإحصاء تطلب صيغة العيّنة، وأسئلة الامتحان تذكر عادةً أيّهما تريد.
كيف أحسبه يدوياً؟
جد المتوسط، واطرحه من كل قيمة، وربّع كل فرق، واجمع المربعات، واقسم على n (أو n − 1)، وخُذ الجذر التربيعي. وتطبع هذه الصفحة ذلك الجدول كله لتقارن كل سطر بحلّك أنت، لا الرقم الأخير وحده.
لماذا نربّع الانحرافات؟
لأن مجموعها لولا ذلك يكون صفراً بالضبط - فالمسافات الموجبة والسالبة يلغي بعضها بعضاً بحكم تعريف المتوسط نفسه. والتربيع يزيل الإشارات ويمنح المسافات الكبيرة وزناً أكبر، ولهذا تحرّك قيمة شاذّة واحدة الانحراف المعياري كثيراً.
ما الفرق بين التباين والانحراف المعياري؟
التباين متوسط الانحرافات المربّعة، والانحراف المعياري جذره التربيعي. ووحدات التباين مربّعة - كيلوغرامات مربّعة، سنتيمترات مربّعة - وهي صعبة التفسير، فيُؤخذ الجذر ليعود الجواب إلى وحدات البيانات.
هل يمكن أن يكون الانحراف المعياري سالباً أو صفراً؟
سالباً أبداً: فهو جذر تربيعي لمتوسط مربعات. وصفراً فقط إذا كانت كل القيم متطابقة، وهي الحالة الوحيدة التي لا مسافة فيها إلى المتوسط لتُقاس. وإن ظهر لك عدد سالب فقد ضاعت إشارة في مكان ما من الجدول.
ماذا يخبرني الانحراف المعياري فعلاً؟
تقريباً كم تبعد قيمة نموذجية عن المتوسط. وفي البيانات ذات التوزيع الجرسي يقع نحو ثلثي القيم داخل انحراف معياري واحد من المتوسط ونحو 95% داخل اثنين - وهذا ما يجعله مسطرة الحكم على «هل هذه القيمة غير عادية؟».
لماذا تعرض هذه الصفحة كسوراً بدل أعداد عشرية؟
لأنها الأجوبة الدقيقة. فمتوسط 1 و2 و4 هو 7/3، وكل مربّع مبنيّ على 2.33 خطأ قليلاً. والعدد العشري يُعرض إلى جانب القيمة الدقيقة لا بدلاً منها، ويُوسم بأنه تقريب كلما كان الجذر أصمّ.

أدوات رياضيات أخرى

Coddy programming languages illustration

تعلّم الرياضيات مع Coddy

ابدأ الآن