صفحة 140 - كتاب علم البيانات - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 3: حدد الفرق الرئيس بين المخطط النقطي والمخططات الأخرى، ثم اذكر مثالاً على استخدام المخطط النقطي.

الإجابة: س.3: المخطط النقطي يظهر العلاقة بين متغيرين (تجمعات/ قيم شاذة). مثال: ساعات المذاكرة ودرجة الاختبار.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، علينا أولاً أن نعرف ما هو المخطط النقطي. المخطط النقطي هو نوع من الرسوم البيانية يستخدم لعرض العلاقة بين متغيرين كميين. الفكرة الرئيسية هنا هي أن كل نقطة على الرسم تمثل زوجاً من القيم. الفرق الرئيسي بينه وبين المخططات الأخرى (مثل المخطط العمودي أو الدائري) هو أن المخططات الأخرى غالباً ما تُظهر توزيع أو مقارنة لمتغير واحد، بينما المخطط النقطي يركز على العلاقة بين متغيرين، مما يساعد في رؤية الأنماط أو التجمعات أو حتى القيم الشاذة. مثال على استخدامه: إذا أردنا دراسة العلاقة بين عدد ساعات المذاكرة (المتغير الأول على المحور السيني) ودرجة الاختبار (المتغير الثاني على المحور الصادي) لطلاب فصل ما. كل طالب يمثل نقطة على الرسم، وبتوزيع النقاط يمكننا أن نرى إذا كانت هناك علاقة إيجابية (كلما زادت ساعات المذاكرة زادت الدرجة) أم لا. إذن الإجابة هي: **المخطط النقطي يظهر العلاقة بين متغيرين (تجمعات/ قيم شاذة). مثال: ساعات المذاكرة ودرجة الاختبار.**

سؤال 4: أدرج مكتبات بايثون التي تحتاج إليها لتطبيق تقنيات تصوير البيانات، وما الخطوات لبدء استخدامها في مفكرة جوبيتر؟

الإجابة: س 4: المكتبات: Matplotlib, Pandas. الخطوات: تثبيت، فتح Notebook، استيراد، تحميل بيانات، رسم.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لتطبيق تقنيات تصوير البيانات في بايثون، نحتاج إلى مكتبات متخصصة تساعدنا في تحميل البيانات ومعالجتها ثم رسمها. المكتبات الأساسية لهذا الغرض هي Matplotlib للرسم البياني و Pandas لمعالجة وتحليل البيانات.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** لبدء استخدامها في مفكرة جوبيتر، نتبع الخطوات التالية: 1. **التثبيت:** نتأكد من تثبيت المكتبات (عادة تكون مثبتة مسبقاً في بيئات مثل Anaconda). 2. **فتح Notebook:** نفتح مفكرة جوبيتر جديدة. 3. **الاستيراد:** نكتب في خلية الكود الأمر لاستيراد المكتبات، مثلاً: `import matplotlib.pyplot as plt` `import pandas as pd` 4. **تحميل البيانات:** نستخدم Pandas لتحميل البيانات من ملف (مثل CSV) باستخدام دالة مثل `pd.read_csv()`. 5. **الرسم:** نستخدم دوال Matplotlib (مثل `plt.plot()` أو `plt.scatter()`) لإنشاء المخططات بناءً على البيانات المحملة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المكتبات المطلوبة هي: **Matplotlib, Pandas**. والخطوات لبدء الاستخدام في جوبيتر: **تثبيت، فتح Notebook، استيراد، تحميل بيانات، رسم.**

سؤال 5: تريد معرفة عدد السياح الذين يزورون المملكة العربية السعودية شهريًا لمنطقة واحدة في مجموعة البيانات. > ما نوع المخطط الأنسب للاستخدام؟ (ادعم إجابتك بأسباب منطقية). > اختر أي منطقة من مجموعة البيانات واستخدم مكتبة مات بلوت ليب، وأنشئ نوع المخطط الذي تعتقد أنه الأنسب. > بناءً على المخطط الذي أنشأته، اكتشف الشهر الذي استقبلت فيه المنطقة التي اخترتها أكبر عدد من الزوار.

الإجابة: س:5 ما نوع المخطط ... المخطط الخطي؛ لعرض التغير عبر الزمن وتحديد الاتجاه س:5 اختر أي منطقة ... اختر منطقة (الرياض)، اجعل الشهور (x) والسياح (y)، وارسم بـ Matplotlib س:5 بناء على المخطط ... شهر الذروة هو الذي تظهر عنده أعلى نقطة في المخطط.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - الهدف: معرفة عدد السياح الذين يزورون منطقة واحدة شهرياً. - البيانات: عدد الزوار لكل شهر لمنطقة معينة. - الأداة: مكتبة Matplotlib لإنشاء المخطط.
2. **الخطوة 2 (نوع المخطط):** نحتاج إلى اختيار المخطط الأنسب. الفكرة هنا هي عرض التغير في عدد الزوار عبر الزمن (الشهور). المخطط الخطي هو الأنسب لأنه: - يظهر الاتجاهات والتغيرات بمرور الوقت بوضوح. - يساعد في تحديد فترات الذروة أو الانخفاض بسهولة. - مناسب لمقارنة قيم متسلسلة زمنياً. إذن، نوع المخطط الأنسب هو: **المخطط الخطي**.
3. **الخطوة 3 (التنفيذ):** لنفترض أننا اخترنا منطقة الرياض من مجموعة البيانات. الخطوات العملية: 1. نجهز البيانات: نجعل الشهور على المحور السيني (x) وعدد السياح على المحور الصادي (y). 2. نستخدم Matplotlib لرسم مخطط خطي، مثلاً: `plt.plot(الشهور, السياح)` `plt.xlabel('الشهر')` `plt.ylabel('عدد السياح')` `plt.title('عدد السياح في الرياض شهرياً')` `plt.show()`
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** بعد إنشاء المخطط، ننظر إلى أعلى نقطة على الخط. الشهر الذي يتوافق مع هذه النقطة هو شهر الذروة الذي استقبل أكبر عدد من الزوار. على سبيل المثال، إذا كانت أعلى نقطة عند شهر ديسمبر، فالإجابة هي: **شهر ديسمبر**. إذن، الإجابات هي: - نوع المخطط: **المخطط الخطي** (للعرض التغير عبر الزمن وتحديد الاتجاه). - التنفيذ: **اختر منطقة (الرياض)، اجعل الشهور (x) والسياح (y)، وارسم بـ Matplotlib**. - شهر الذروة: **الشهر الذي تظهر عنده أعلى نقطة في المخطط**.

ما المكتبتان الأساسيتان في بايثون اللازمتان لتطبيق تقنيات تصوير البيانات؟

• أ) NumPy و SciPy
• ب) TensorFlow و Keras
• ج) Matplotlib و Pandas
• د) Seaborn و Plotly

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: Matplotlib و Pandas

الشرح: 1. Matplotlib: مكتبة متخصصة في إنشاء الرسوم البيانية والمخططات بأنواعها. 2. Pandas: مكتبة متخصصة في معالجة وتحليل البيانات (مثل تحميل الملفات وتنظيف البيانات). 3. هاتان المكتبتان تكملان بعضهما؛ Pandas لتحضير البيانات و Matplotlib لتصويرها.

تلميح: إحداهما للرسم البياني والأخرى لمعالجة وتحليل البيانات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الفرق الرئيسي بين المخطط النقطي والمخططات الأخرى مثل العمودي أو الدائري؟

• أ) المخطط النقطي يستخدم للألوان فقط، بينما المخططات الأخرى تستخدم للبيانات الرقمية.
• ب) المخطط النقطي يظهر العلاقة بين متغيرين كميين، بينما المخططات الأخرى غالباً ما تُظهر توزيع أو مقارنة لمتغير واحد.
• ج) المخطط النقطي يعرض البيانات النوعية فقط، بينما المخططات الأخرى تعرض البيانات الكمية.
• د) المخطط النقطي مناسب للبيانات الزمنية فقط، بينما المخططات الأخرى مناسبة لأي نوع من البيانات.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المخطط النقطي يظهر العلاقة بين متغيرين كميين، بينما المخططات الأخرى غالباً ما تُظهر توزيع أو مقارنة لمتغير واحد.

الشرح: 1. المخطط النقطي يستخدم لعرض العلاقة بين متغيرين كميين (مثل ساعات المذاكرة والدرجات). 2. كل نقطة تمثل زوجاً من القيم. 3. يساعد في رؤية الأنماط والتجمعات والقيم الشاذة. 4. المخططات الأخرى (العمودي/الدائري) تركز على متغير واحد فقط (مثل توزيع الفئات أو المقارنة بينها).

تلميح: فكر في عدد المتغيرات التي يعرضها كل نوع من المخططات.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما الخطوة الأولى لبدء استخدام مكتبات تصوير البيانات (مثل Matplotlib و Pandas) في مفكرة جوبيتر؟

• أ) تثبيت المكتبات من الإنترنت.
• ب) فتح ملف البيانات مباشرة.
• ج) استيراد المكتبات باستخدام أوامر import.
• د) رسم المخطط مباشرة دون تحميل بيانات.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: استيراد المكتبات باستخدام أوامر import.

الشرح: الخطوات المنهجية لبدء الاستخدام هي: 1. التأكد من تثبيت المكتبات (عادة مثبتة مسبقاً في Anaconda). 2. فتح مفكرة جوبيتر جديدة (Notebook). 3. **استيراد المكتبات** في خلية كود، مثلاً: `import matplotlib.pyplot as plt` و `import pandas as pd`. 4. تحميل البيانات باستخدام Pandas. 5. رسم المخططات باستخدام Matplotlib.

تلميح: هي الخطوة التي تلي فتح مفكرة جوبيتر الجديدة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

عند الرغبة في عرض التغير في عدد زوار منطقة ما عبر الأشهر المتتالية، ما نوع المخطط الأنسب ولماذا؟

• أ) المخطط الدائري؛ لأنه يظهر النسبة المئوية لكل شهر.
• ب) المخطط الخطي؛ لأنه يظهر الاتجاهات والتغيرات بمرور الوقت بوضوح ويساعد في تحديد فترات الذروة.
• ج) المخطط النقطي؛ لأنه يظهر العلاقة بين الشهر ودرجة الحرارة.
• د) المخطط العمودي؛ لأنه الأبسط في الرسم والفهم.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المخطط الخطي؛ لأنه يظهر الاتجاهات والتغيرات بمرور الوقت بوضوح ويساعد في تحديد فترات الذروة.

الشرح: 1. الهدف: عرض تغير القيم (عدد الزوار) عبر الزمن (الأشهر). 2. المخطط الخطي يمثل كل فترة زمنية بنقطة ويربطها بخط. 3. مزايا هذا النوع: يوضح الاتجاه العام (زيادة/نقصان)، ويحدد القمم (الذروة) والقيعان بسهولة. 4. مخططات أخرى مثل العمودي قد تعرض البيانات ولكن الخطي أكثر وضوحاً للاتجاهات الزمنية.

تلميح: هذا النوع من المخططات شائع لعرض البيانات الزمنية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بعد رسم مخطط خطي لعدد السياح في منطقة ما عبر الأشهر، كيف يمكن تحديد الشهر الذي شهد أكبر عدد من الزوار؟

• أ) بحساب متوسط قيم جميع الأشهر.
• ب) بالنظر إلى أول نقطة على الخط في المخطط.
• ج) بحساب مجموع زوار جميع الأشهر.
• د) بالنظر إلى أعلى نقطة على الخط في المخطط.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: بالنظر إلى أعلى نقطة على الخط في المخطط.

الشرح: 1. في المخطط الخطي، يمثل المحور السيني (X) الأشهر ويمثل المحور الصادي (Y) عدد السياح. 2. كل شهر له نقطة على الرسم تمثل عدد السياح فيه. 3. يتم ربط هذه النقاط بخط. 4. لتحديد شهر الذروة، نبحث عن **أعلى نقطة** على الخط (أعلى قيمة على المحور الصادي). 5. ننزل من هذه النقطة عمودياً على المحور السيني لمعرفة الشهر المقابل.

تلميح: ابحث عن القيمة القصوى على المحور الصادي (عدد السياح).

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل