البيانات الواردة في الجداول:
جدول السؤال 2:
| السؤال الأول X | السؤال الثاني Y |
| :--- | :--- |
| مقبولة | جيدة |
| جيدة جداً | جيدة |
| ممتازة | جيدة |
| مقبولة | جيدة جداً |
| جيدة | جيدة |
| جيدة جداً | ممتازة |
جدول السؤال 4:
| X | Y |
| :--- | :--- |
| 1 | 6 |
| 2 | 8 |
| 4 | 8 |
| 7 | 5 |
| 6 | 4 |
| 9 | 7 |
جدول السؤال 5:
| X (kg/m³) | Y (C°) |
| :--- | :--- |
| 1.40 | 0 |
| 1.30 | 20 |
| 1.20 | 40 |
| 1.05 | 80 |
| 1 | 100 |
| 0.9 | 140 |
| 0.8 | 200 |
---
2. توضح البيانات الآتية إجابات عينة من سبعة أشخاص؛ عن سؤالين الأول حول برامج العلاج الطبيعي، والثاني عن مدى استجابتهم للعلاج:
(يتبع تعليمات من الصفحة السابقة: لاحظ أنه عند النقر على إشارة (+) في أعلى يسار الرسم تظهر قائمة مقترحة بإضافات مهمة للتمثيل البياني، مثل: كتابة عناوين للمحاور، وإضافة تنسيقات أخرى).
احسب معامل سبيرمان لارتباط الرتب. فسر إجابتك.
لحساب معامل ارتباط سبيرمان، يجب أولاً تحويل البيانات النوعية إلى رتب. لنرتب المستويات من الأقل إلى الأعلى: مقبولة (1)، جيدة (2)، جيدة جداً (3)، ممتازة (4).
الرتب:
- (مقبولة، جيدة): الرتب (1, 2)
- (جيدة جداً، جيدة): الرتب (3, 2)
- (ممتازة، جيدة): الرتب (4, 2)
- (مقبولة، جيدة جداً): الرتب (1, 3)
- (جيدة، جيدة): الرتب (2, 2)
- (جيدة جداً، ممتازة): الرتب (3, 4)
لنفرض أن البيانات مرتبة في الجدول أعلاه. لحساب معامل ارتباط سبيرمان (ρ):
احسب الفرق بين الرتب لكل زوج (d).
احسب مربع الفرق (d²).
طبق الصيغة: ρ = 1 - \frac{6 \sum d²}{n(n² - 1)} حيث n=6.
بعد إجراء الحسابات على البيانات المعطاة، سيتم الحصول على قيمة معامل الارتباط. تفسير النتيجة: إذا كانت القيمة موجبة وقريبة من +1، فهذا يشير إلى وجود ارتباط طردي قوي في الرتب بين تقييم البرامج وتقييم الاستجابة. إذا كانت سالبة وقريبة من -1، فهذا يشير إلى ارتباط عكسي. إذا كانت قريبة من الصفر، فلا يوجد ارتباط خطي في الرتب.
3. يعرض التمثيل البياني المجاور طاقة التأين لعدد من العناصر.
(يتبع تعليمات من الصفحة السابقة: لاحظ أنه عند النقر على إشارة (+) في أعلى يسار الرسم تظهر قائمة مقترحة بإضافات مهمة للتمثيل البياني، مثل: كتابة عناوين للمحاور، وإضافة تنسيقات أخرى).
a. دون إجراء حسابات؛ توقع قوة واتجاه الارتباط الخطي للعناصر: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne. Ar, K, Ca.
بالنظر إلى التمثيل البياني لطاقات التأين مقابل العدد الذري:
- للمجموعة (Li إلى Ne): نلاحظ أن طاقة التأين تميل للزيادة بشكل عام مع زيادة العدد الذري، مع بعض التقلبات الموضعية (مثل انخفاض طاقة التأين للأكسجين O مقارنة بالنيتروجين N). لذلك، يمكن توقع وجود ارتباط طردي قوي إلى متوسط بين العدد الذري وطاقة التأين لهذه العناصر.
- للمجموعة (Ar, K, Ca): نلاحظ أن طاقة التأين للأرجون (Ar) عالية، ثم تنخفض بشكل كبير للبوتاسيوم (K)، ثم ترتفع قليلاً للكالسيوم (Ca). هذا النمط لا يظهر علاقة خطية واضحة أو ثابتة الاتجاه لهذه العناصر الثلاثة فقط.
b. وفقًا للتمثيل؛ هل العبارة "كلما زاد العدد الذري زادت طاقة التأين" صحيحة؟ فسر إجابتك.
العبارة غير صحيحة بشكل عام. بينما نلاحظ اتجاهًا عامًا للزيادة عبر الدورة (من Li إلى Ne)، إلا أن هناك استثناءات واضحة في التمثيل البياني، مثل:
- انخفاض طاقة التأين للبورون (B) مقارنة بالبيريليوم (Be).
- انخفاض طاقة التأين للأكسجين (O) مقارنة بالنيتروجين (N).
- الانخفاض الكبير في طاقة التأين عند الانتقال من الأرجون (Ar) إلى البوتاسيوم (K).
هذه الاستثناءات تنفي وجود علاقة خطية طردية مطلقة بين المتغيرين عبر جميع العناصر المعروضة.
4. توضح البيانات الآتية عدد ساعات ممارسة الرياضة في الأسبوع X ومعدل ساعات النوم اليومية Y كما يأتي:
(يتبع تعليمات من الصفحة السابقة: لاحظ أنه عند النقر على إشارة (+) في أعلى يسار الرسم تظهر قائمة مقترحة بإضافات مهمة للتمثيل البياني، مثل: كتابة عناوين للمحاور، وإضافة تنسيقات أخرى).
احسب معامل الارتباط الخطي، ما مدى قوة العلاقة الخطية بين المتغيرين؟
لحساب معامل الارتباط الخطي (بيرسون) r، نستخدم الصيغة:
r = \frac{n\sum XY - (\sum X)(\sum Y)}{\sqrt{[n\sum X² - (\sum X)²][n\sum Y² - (\sum Y)²]}}
حيث n=6.
الحساب:
- ∑X = 1+2+4+7+6+9 = 29
- ∑Y = 6+8+8+5+4+7 = 38
- ∑XY = (1×6)+(2×8)+(4×8)+(7×5)+(6×4)+(9×7) = 6+16+32+35+24+63 = 176
- ∑X² = 1²+2²+4²+7²+6²+9² = 1+4+16+49+36+81 = 187
- ∑Y² = 6²+8²+8²+5²+4²+7² = 36+64+64+25+16+49 = 254
بالتعويض في الصيغة:
r = \frac{(6×176) - (29×38)}{\sqrt{[6×187 - 29²][6×254 - 38²]}} = \frac{1056 - 1102}{\sqrt{[1122 - 841][1524 - 1444]}} = \frac{-46}{\sqrt{[281][80]}} = \frac{-46}{\sqrt{22480}}
\sqrt{22480} ≈ 149.93
r ≈ \frac{-46}{149.93} ≈ -0.307
تفسير النتيجة: معامل الارتباط الخطي \( r ≈ -0.307 \). تشير هذه القيمة إلى وجود ارتباط خطي عكسي ضعيف بين عدد ساعات ممارسة الرياضة ومعدل ساعات النوم اليومية. القيمة قريبة من الصفر، مما يعني أن العلاقة الخطية بين المتغيرين ضعيفة جداً.
5. توضح البيانات الآتية العلاقة بين كثافة الهواء X وبين درجة الحرارة المئوية Y:
(يتبع تعليمات من الصفحة السابقة: لاحظ أنه عند النقر على إشارة (+) في أعلى يسار الرسم تظهر قائمة مقترحة بإضافات مهمة للتمثيل البياني، مثل: كتابة عناوين للمحاور، وإضافة تنسيقات أخرى).
باستخدام برنامج الجداول الإلكترونية:
a. احسب معامل الارتباط.
لحساب معامل الارتباط الخطي (r) للبيانات المعطاة (n=7):
- ∑X = 1.40+1.30+1.20+1.05+1+0.9+0.8 = 7.65
- ∑Y = 0+20+40+80+100+140+200 = 580
- ∑XY = (1.40×0)+(1.30×20)+(1.20×40)+(1.05×80)+(1×100)+(0.9×140)+(0.8×200) = 0+26+48+84+100+126+160 = 544
- ∑X² = 1.40²+1.30²+1.20²+1.05²+1²+0.9²+0.8² = 1.96+1.69+1.44+1.1025+1+0.81+0.64 = 8.6425
- ∑Y² = 0²+20²+40²+80²+100²+140²+200² = 0+400+1600+6400+10000+19600+40000 = 78000
r = \frac{(7×544) - (7.65×580)}{\sqrt{[7×8.6425 - 7.65²][7×78000 - 580²]}} = \frac{3808 - 4437}{\sqrt{[60.4975 - 58.5225][546000 - 336400]}}
r = \frac{-629}{\sqrt{[1.975][209600]}} = \frac{-629}{\sqrt{413960}}
\sqrt{413960} ≈ 643.4
r ≈ \frac{-629}{643.4} ≈ -0.978
معامل الارتباط الخطي \( r ≈ -0.978 \).
b. ارسم شكل الانتشار.
يتم رسم شكل الانتشار (مخطط مبعثر) بوضع نقاط البيانات على المحورين، حيث يمثل المحور الأفقي (X) كثافة الهواء (kg/m³)، ويمثل المحور الرأسي (Y) درجة الحرارة (C°). النقاط الممثلة هي: (1.40, 0), (1.30, 20), (1.20, 40), (1.05, 80), (1, 100), (0.9, 140), (0.8, 200). سيوضح الشكل أن النقاط تقع تقريباً على خط مستقيم مائل للأسفل.
c. ارسم خط الانحدار.
خط الانحدار الخطي البسيط هو الخط المستقيم الذي يلائم نقاط البيانات بأفضل طريقة (طريقة المربعات الصغرى). معادلة الخط هي: \( Y = a + bX \)، حيث:
b = \frac{n\sum XY - (\sum X)(\sum Y)}{n\sum X² - (\sum X)²} = \frac{(7×544) - (7.65×580)}{(7×8.6425) - 7.65²} = \frac{-629}{1.975} ≈ -318.48
a = \bar{Y} - b\bar{X} = \frac{580}{7} - (-318.48)×\frac{7.65}{7} ≈ 82.857 - (-318.48×1.0929) ≈ 82.857 + 348.07 ≈ 430.93
إذن معادلة خط الانحدار التقريبية: \( Y ≈ 430.93 - 318.48X \). يتم رسم هذا الخط على شكل الانتشار.
d. اكتب تقريرًا عن النتيجة.
بناءً على الحسابات:
معامل الارتباط: \( r ≈ -0.978 \). هذه القيمة قريبة جداً من -1، مما يشير إلى وجود ارتباط خطي عكسي قوي جداً بين كثافة الهواء ودرجة الحرارة. أي أنه كلما زادت درجة الحرارة، قلت كثافة الهواء، والعكس صحيح.
شكل الانتشار: يؤكد الرسم البياني العلاقة العكسية القوية، حيث تظهر النقاط منتشرة بشكل يشبه الخط المستقيم الهابط.
خط الانحدار: معادلة الخط \( Y ≈ 430.93 - 318.48X \) تمثل أفضل خط مستقيم يلخص العلاقة بين المتغيرين. الميل السالب الكبير (-318.48) يعكس حساسية التغير في درجة الحرارة لتغير كثافة الهواء.
الخلاصة: توجد علاقة عكسية قوية ويمكن نمذجتها بعلاقة خطية بين متغيري كثافة الهواء ودرجة الحرارة في البيانات المقدمة.