średnia ważona, wariancja i odchylenie standardowe - matura-podstawowa - Baza Wiedzy

średnia ważona

Średnia ważona różni się nieco od arytmetycznej. Oprócz samej sumy liczb do każdej z nich mamy przypisaną tzw. Wagę, która mówi nam jak bardzo ważna jest w naszej średniej dana liczba - częsty proceder na studiach czy w liceach.

Przykład:

kolokwium "waży" 30% czyli 0,3
egzamin "waży" 70% czyli 0,7

Wszystkie wagi muszą dać w sumie 1!
$$0,3+0,7=1$$

Załóżmy, że dostaliśmy z kolokwium ocenę 3, a z egzaminu ocenę 5, według średniej arytmetycznej mamy czyste 4. Jak to wygląda przy ważonej?

Waga oceny z kolokwium to:
$$0,3$$

Więc ocena to:
$$0,3×3=0,9$$

Waga z egzaminu: 0,7
Ocena:
$$0,7×5=3,5$$

Zatem razem mamy $$3,5+0,9=4,4≈4,5$$

Średnią ważoną stosują nawet nauczyciele matematyki, dlatego nawet 5 z kartkówek nie ratuje nas przed dwóją ze sprawdzianu i ocena jest niższa.

Wariancja i odchylenie standardowe

Wariancja (nie mylić z wariacjami, które także mają inne znaczenie niż wariowanie). Wariancja jest to miara rozproszenia liczb wokół średniej, czyli to, jak bardzo od niej odbiegają.

Oznaczamy ją $$σ^2$$, dlaczego do kwadratu to opowiem później.

Aby ją obliczyć potrzebujemy najpierw średniej arytmetycznej, następnie od każdej liczby odejmujemy średnią i podnosimy wyniki do kwadratu. Na koniec dzielimy sumę kwadratów przez ilość elementów. Czyli:

$$x_1, x_2,...,x_n$$ - liczby, których rozproszenie chcemy policzyć
$$n$$ - liczba elementów, które uśredniamy
$$s={x_1+x_2+...+x_n}/n$$ - średnia arytmetyczna
$$σ^2={ {(x_1-s)}^2+{(x_2-s)}^2+...+{(x_n-s)}^2}/n$$ - nasza wariancja
A samo odchylenie standardowe to po prostu $$σ$$, czyli musimy wyciągnąć pierwiastek z wariancji.

Przykład:
Znajdź wariancję i odchylenie standardowe dla liczb 3,5,10,7,1,1.
Zaczynamy od obliczenia średniej arytmetycznej:

Ilość liczb: 6
$$s={3+5+10+7+1+1}/6$$
$$s={27}/6$$
$$s=4,5$$
Teraz obliczmy wariancję. Mamy:
$$n=6$$
$$n=4,5$$

$$σ^2={ {(x_1-s)}^2+{(x_2-s)}^2+{(x_3-s)}^2+{(x_4-s)}^2+{(x_5-s)}^2+{(x_6-s)}^2}/n$$

$$σ^2={ {(x_1-4,5)}^2+{(x_2-4,5)}^2+{(x_3-4,5)}^2+{(x_4-4,5)}^2+{(x_5-4,5)}^2+{(x_6-4,5)}^2}/n$$

$$σ^2={ {(3-4,5)}^2+{(5-4,5)}^2+{(10-4,5)}^2+{(7-4,5)}^2+{(1-4,5)}^2+{(1-4,5)}^2}/n$$

$$σ^2={ {(-1,5)}^2+{0,5}^2+{5,5}^2+{2,5}^2+{(-3,5)}^2+{(-3,5)}^2}/6$$

$$σ^2={2,25+0,25++30,25+6,25+12,25+12,25}/6$$

$$σ^2={63,5}/6≈10,58$$

Pozostaje nam obliczyć odchylenie standardowe:

$$σ=√{10,58}≈3,25$$

 

Zadania powtórzeniowe

Zadanie 1.

Wyznacz średnią ważoną dla liczb w tabeli:

img01

Musimy pomnożyć każdą liczbę przez wagę i zsumować je:

$$S_w=2×0,2+5×0,3+1×0,1+6×0,4$$

$$S_w=0,4+1,5+0,1+2,4=4,4$$

Zadanie 2.

Znajdź odchylenie standardowe i wariancję dla liczb z tabeli:

img02

Zacznijmy od średniej arytmetycznej. Liczba elementów $$n=4$$.

$$s={2+8+10+4}/4$$

$$s={24}/6$$

$$s=4$$

Mamy:

$$n=4$$

$$s=4$$

Następnie obliczamy wariancję według wzoru:

$$σ^2={ {(x_1-s)}^2+{(x_2-s)}^2+{(x_3-s)}^2+{(x_4-s)}^2}/n$$

$$σ^2={ {(x_1-4)}^2+{(x_2-4)}^2+{(x_3-4)}^2+{(x_4-4)}^2}/4$$

$$σ^2={ {(2-4)}^2+{(8-4)}^2+{(10-4)}^2+{(4-4)}^2}/4$$

$$σ^2={ {(-2)}^2+4^2+6^2+0^2}/4$$

$$σ^2={4+16+36}/4$$

$$σ^2={56}/4=14$$

Pozostaje nam obliczyć odchylenie standardowe czyli pierwiastek z wariancji:

$$σ=√14≈3,74$$

Zadanie 3.

Wykres poniżej przedstawia sprzedaż pewnego produktu:

wyk1

Znajdź średnią ilość sprzedanych sztuk w tych latach, wariancję i odchylenie standardowe.

Zadanie wręcz identyczne jak zadanie 2, jedyne co więcej musimy zrobić, to odczytać liczby z wykresu, co przedstawione zostało na tabelce poniżej:

img03

Następnie postępujemy tak samo, nie zwracamy uwagi na rok. Średnia:

$$s={11+12+13+14}/4$$

$$s={50}/4$$

$$s=12,5$$

Wariancja:

$$σ^2={ {(x_1-s)}^2+{(x_2-s)}^2+{(x_3-s)}^2+{(x_4-s)}^2}/n$$

$$σ^2={ {(x_1-12,5)}^2+{(x_2-12,5)}^2+{(x_3-12,5)}^2+{(x_4-12,5)}^2}/4$$

$$σ^2={ {(11-12,5)}^2+{(12-12,5)}^2+{(13-12,5)}^2+{(14-12,5)}^2}/4$$

$$σ^2={ {(-1,5)}^2+{(-0,5)}^2+{0,5}^2+{1,5}^2}/4$$

$$σ^2={2,25+0,25+0,25+2,25}/4$$

$$σ^2=6/4=1,5$$

Pozostaje nam obliczyć odchylenie standardowe czyli pierwiastek z wariancji:

$$σ=√{1,5}≈1,22$$

Spis treści

3 szkoły podstawowej
4 szkoły podstawowej
5 szkoły podstawowej
6 szkoły podstawowej
7 szkoły podstawowej
II gimnazjum
III gimnazjum
Matura podstawowa
Matura rozszerzona
Rozwiązane zadania
Zaznacz liczby parzyste

Jeśli liczbę da się zapisać w postaci: 

`2*("coś")`

gdzie "coś" jest liczbą naturalną, to jest to liczba parzysta. 

Jeśli natomiast liczbę da się zapisać jako:

`2*("coś")+1`

to jest to liczba nieparzysta.

 

Liczby a i b już są w takiej postaci, zajmijmy sie następnymi liczbami:

`c=2n+3=2n+2+1=2(n+1)+1`

`d=4n+2=2(2n+1)`

`e=4n+3=4n+2+1=2(2n+1)+1`

`g=(4n-1)-(2n-3)=4n-1-2n+3=2n+2=2(n+1)`

`h=(4n-1)-2(n-3)=4n-1-2n+6=2n+5=2n+4+1=2(n+2)+1`

 

 

Możemy teraz rozwiązać zadanie:

`ul(a=2n)\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ul(ul(c=2n+3))\ \ \ \ \ \ ul(ul(e=4n+3))\ \ \ \ \ \ \ ul(g=(4n-1)-(2n-3))`

`ul(ul(b=2n+1))\ \ \ \ \ ul(d=4n+2)\ \ \ \ \ ul(f=2(2n+1))\ \ \ \ \ ul(ul(h=(4n-1)-2(n-3)))`

Oceń wartość logiczną zdania.

a) fałsz

b) prawda

c) fałsz

Wśród poniższych wypowiedzi wskaż zdania

`a)`

Jest to zdanie - możemy stwierdzić, że jest ono fałszywe. 

 

`b)`

Nie jest to zdanie - wypowiedź jest pytaniem, a nie wypowiedzią oznajmującą.

 

`c)`

Jest to zdanie - możemy stwierdzić, że jest ono prawdziwe.

 

`d)`

Nie jest to zdanie - dla różnych x przyjmuje ono różną wartość logiczną, np. dla 3 jest prawdziwe, ale dla 2 jest nieprawdziwe.

 

`e)`

Jest to zdanie - możemy stwierdzić, że jest ono fałszywe.

 

`f)\`

`(-100)^3=-100*(-100)*(-100)=-1\ 000\ 000`

`-100^3=-1*100^3=-1*100*100*100=-1\ 000\ 000`

Jest to zdanie - możemy stwierdzić, że jest ono fałszywe. 

 

`g)`

Nie jest to zdanie - na końcu znajduje się wykrzynik. 

 

`h)`

Jest to zdanie - możemy stwierdzić, że jest ono prawdziwe.

Podaj przykład takich dwóch zdań p oraz q

Alternatywa będzie prawdziwa, jeśli przynajmniej jedno ze zdań p, q będzie prawdziwe, natomiast koniunkcja będzie fałszywa, jeśli przynajmniej jedno ze zdań p, q będzie fałszywe. Musimy więc podać przykład takich dwóch zdań, z których jedno jest prawdziwe, a drugie fałszywe. 

Poniżej podajemy kilka takich przykładów:

 

`a)`

`p:\ \ 2inN\ \ \ \ \ w(p)=1`

`q:\ \ piinW\ \ \ \ w(q)=0`

 

 

`b)`

`p:\ \ NWD(1,7)=7\ \ \ \ w (p)=0`

`q:\ \ 2>1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ w(q)=1`

 

 

`c)`

`p:\ \ "Polska leży w Europie"\ \ \ w(p)=1`

`q:\ \ "Opole to stolica Polski"\ \ \ w(q)=0`

 

Wiadomo, że prawdziwe są zdania p∨q

Alternatywy p∨q i p∨(¬q) różnią się tylko drugim zdaniem. Jeśli zdanie q jest prawdziwe, to zdanie ¬q jest nieprawdziwe, natomiast jeśli zdanie q jest nieprawdziwe, to zdanie ¬q jest prawdziwe - zawsze jedno ze zdań ¬q ma wartość logiczną 0. 

Zatem zdanie p nie może być fałszywe, bo wtedy któraś alternatywa byłaby fałszywa (oba zdania proste tworzące jedną alternatywę byłyby fałszywe), stąd wniosek, że wartość logiczna zdania p wynosi 1. 

 

`w(p)=1\ \ \ =>\ \ \ w(notp)=0\ \ \ =>\ \ \ w((#(notp)^0)wedgeq)=0`

Niezależnie od tego, jaką wartość logiczną przyjmuje zdanie q, wartość logiczna zdania (¬p)∧q wynosi 0, ponieważ pierwsze zdanie (¬p) jest fałszywe, więc koniunkcja jest fałszywa. 

Zapisz liczbę w postaci 3k, 3k+1 lub 3k+2

`a)\ 26=3*8+2`

`b)\ 76=3*25+1`

`c)\ 108=3*36`

`d)\ 127=3*42+1`

`e)\ 713=3*237+2`

Zapisz liczby w postaci

`a)` 

Zamienimy część ułamkową wyrażoną ułamkiem okresowym na ułamek zwykły. 

Mnożymy ułamek razy 10 do tej potęgi, jaką długość ma okres - u nas mnożymy przez 10 do potęgi pierwszej (czyli przez 10).

`\ \ \ x=0,777...` 

`10x=7,777...` 

`10x-x=7,777...-0,777...` 

`9x=7\ \ \ |:9` 

`x=7/9` 

Zapisujemy liczbę w postaci ułamka zwykłego:

`-2,(7)=-2 7/9=-25/9`  

 

`ul(\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ )` 

 

 

`\ \ \ x=0,888...` 

`10x=8,888...` 

`10x-x=8,888...-0,888...` 

`9x=8\ \ \ |:9` 

`x=8/9` 

 

`-7,(8)=-7 8/9=-71/9` 

 

 

`ul(\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ )` 

 

`\ \ \ x=0,2666...` 

`10x=2,6666...` 

`10x-x=2,6666...-0,2666...` 

`9x=2,4 \ \ |:9` 

`x=(2,4)/9=(0,8)/3=8/30=4/15`  

 

`1,2(6)=1 4/15=19/15` 

`ul(ul(\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ))`      

 

 

`b)` 

`\ \ \ \ x=0,05454...` 

`100x=5,45454...` 

`100x-x=5,45454...-0,05454...`  

`99x=5,4\ \ \ |:99` 

`x=(5,4)/99=(0,6)/11=6/110=3/55` 

 

`3,0(54)=3 3/55=168/55` 

 

`ul(\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ )` 

 

 

`\ \ \ \ \ x=0,324324...` 

`1000x=324,324324...` 

`1000x-x=324,324324...-0,324324...` 

`999x=324\ \ \ |:999` 

`x=324/999=108/333=36/111` 

 

`-2,(324)=-2 36/111=-258/111` 

 

`ul(\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ )` 

 

 

`\ \ \ \ \ x=0,0135135...` 

`1000x=13,5135135...` 

`1000x-x=13,5135135...-0,0135135...` 

`999x=13,5\ \ \ |:999` 

`x=(13,5)/999=(1,5)/111=15/1110=3/222` 

 

`8,0(135)=8 3/222=1779/222` 

Nie wykonując dzielenia podaj, które spośród liczb
  • Aby liczba dzieliła się przez 15 musi dzielić się przez 3 i przez 5, co oznacza, że suma jej cyfr musi byc liczbą podzielną przez 3 oraz jej ostatnią cyfrą musi być 0 lub 5. 
  • Aby liczba dzieliła się przez 45, musi dzielić się przez 9 i przez 5, co oznacza, że suma jej cyfr musi być liczbą podzielną przez 9 oraz jej ostatnią cyfrą musi być 0 lub 5
  • Aby liczba dzieliła się przez 75, musi dzielić się przez 3 i przez 25, co oznacza, że suma jej cyfr musi być liczbą podzielną przez 3 oraz jej dwie ostatnie cyfry to 00, 25, 50 lub 75. 

 

`a)`

`1+1+5+5=12`

 

Liczba 1155 jest podzielna przez 15. 

 

`b)`

`9+8+2+5=24`

Liczba 9825 jest podzielna przez 15 i 75. 

 

`c)`

`5+1+6+5=17`

Liczba 5165 nie jest podzielna przez 15, 45 ani 75.

 

 

`d)`

`8+2+3+5=18`

Liczba 8235 jest podzielna przez 15 i 45.

 

Utwórz zaprzeczenie zdania i oceń jego wartość

a)

Zaprzeczenie zdania:

Liczba 6 nie jest liczbą parzystą.

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Fałsz.

 

b)

Zaprzeczenie zdania:

Liczba 17 nie jest podzielna przez 3.

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Prawda.

 

c)

Zaprzeczenie zdania:

`5<=7`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Prawda.

 

d)

Zaprzeczenie zdania:

`0>3`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Fałsz

 

e)

Zaprzeczenie zdania:

`13-9!=5`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Prawda.

 

f)

Zaprzeczenie zdania:

`pi>=3`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Prawda.

 

g)

Zaprzeczenie zdania:

`7/17=1`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Fałsz

 

h)

Zaprzeczenie zdania:

`14/16!=2/3`

Wartość logiczna zaprzeczenia:

Prawda.

 

Podaj najmniejszą dodatnią liczbę naturalną podzielną przez

`a)\ 24`

`b)\ 60`

`c)\ 144`

`d)\ 120`