ارمي نرداً واحداً، والناتج قد يكون أي شيء. لكن ارميه آلاف المرات، أو قِس أطوال آلاف الأشخاص، وشيء مذهل…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
English
This handout covers Topic 5: Probability & Statistics 概率统计 1. It is about describing data, counting choices, and working out the chance of events.
العربية
يغطي هذا الملف الموضوع 5: الاحتمالات والإحصاء 1. يتعلق بأوصاف البيانات، وحساب الخيارات، وحساب احتمال الأحداث.
5.1
Representation of data · تمثيل البيانات
Syllabus · المنهج
English
Candidates should be able to:
Notes and examples
• select a suitable way of presenting raw statistical data, and discuss advantages and/or disadvantages that particular representations may have
• draw and interpret stem-and-leaf diagrams, box-and-whisker plots, histograms and cumulative frequency graphs
Including back-to-back stem-and-leaf diagrams.
• understand and use different measures of central tendency (mean, median, mode) and variation (range, interquartile range, standard deviation)
e.g. in comparing and contrasting sets of data.
• use a cumulative frequency graph
e.g. to estimate medians, quartiles, percentiles, the proportion of a distribution above (or below) a given value, or between two values.
• calculate and use the mean and standard deviation of a set of data (including grouped data) either from the data itself or from given totals $\Sigma x$ and $\Sigma x^2$, or coded totals $\Sigma(x - a)$ and $\Sigma(x - a)^2$, and use such totals in solving problems which may involve up to two data sets.
العربية
يجب أن يكون المرشحون قادرين على:
ملاحظات وأمثلة
• اختيار طريقة مناسبة لعرض البيانات الإحصائية الخام، ومناقشة مزايا و/أو عيوب التمثيلات المحددة
فهم واستخدام مقاييس مختلفة لـالمركز (المتوسط، الوسيط، المنوال) والتباين (النطاق، المدى الربيعي، الانحراف المعياري)
مثال: في المقارنة والمفاضلة بين مجموعات البيانات.
• استخدام مخطط التكرار التراكمي
مثلًا لتقدير الوسيط، الربيعيات، النسب المئوية، أو نسبة التوزيع التي تقع فوق (أو تحت) قيمة معينة، أو بين قيمتين.
• حساب واستخدام المتوسط الحسابي والانحراف المعياري لمجموعة من البيانات (بما في ذلك البيانات المبوبة) إما من البيانات نفسها أو من المجاميع المعطاة $\Sigma x$ و$\Sigma x^2$، أو مجاميع مُرمَّزة $\Sigma(x - a)$ و$\Sigma(x - a)^2$، واستخدام هذه المجاميم في حل المسائل التي قد تتضمن ما يصل إلى مجموعتي بيانات.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
English
Choose a diagram that suits the data. You should be able to draw and read:
a stem-and-leaf diagram 茎叶图 (keeps the original values and shows the shape); two data sets are compared with a back-to-back 背靠背 version – a shared central stem, one set's leaves increasing to the left and the other's to the right, so you can compare their medians and spreads at a glance;
a box-and-whisker plot 箱线图 (shows the lowest value, the three quartiles, and the highest value);
a histogram 直方图 (for grouped data, where the area of each bar shows the frequency);
a cumulative frequency 累积频数 graph (running totals, used to estimate the median and quartiles).
Averages and spread
A measure of central tendency 集中趋势 is a single "middle" value:
the mean 平均数$\bar{x} = \dfrac{\sum x}{n}$ (the average);
the median 中位数 (the middle value when the data is in order);
the mode 众数 (the most common value).
A measure of variation 离散程度 shows how spread out the data is:
the range (of data) 极差 (highest $-$ lowest);
the interquartile range 四分位距 (upper quartile $-$ lower quartile);
the standard deviation 标准差$\sigma = \sqrt{\dfrac{\sum x^2}{n} - \bar{x}^2}$.
You often work from the totals $\sum x$ and $\sum x^2$. The square of the standard deviation is the variance 方差.
Worked example. For $10$ values, $\sum x = 50$ and $\sum x^2 = 300$. Find the mean and standard deviation.
Coding 编码 makes big numbers easier. Replace each value by $t=x-a$ for a convenient assumed mean 假定平均数$a$. Then $\bar{x}=a+\bar{t}$, while the standard deviation is unchanged (shifting every value does not spread the data). So from the coded totals $\sum(x-a)$ and $\sum(x-a)^2$ you get $\bar x$ and $\sigma$ directly, and two data sets can be compared through their coded totals.
العربية
اختر مخططاً يناسب البيانات. يجب أن تكون قادراً على رسم وقراءة:
مخطط الجذع والورقة (يحافظ على القيم الأصلية ويظهر الشكل)؛ يتم مقارنة مجموعتين من البيانات باستخدام نسخة متقابلة – جذر مركزي مشترك، تتزايد أوراق مجموعة إلى اليسار وأوراق الأخرى إلى اليمين، مما يسمح بمقارنة وسطيها وتشتتهما بلمحة واحدة؛
منحنى التكرار المتراكم على شكل S؛ اقرأ الوسيط أفقياً من نصف التكرار الكلي، والأرباع من الربع الأول والثلاثة أرباعيمتد الصندوق عبر الأرباع $Q_1$ إلى $Q_3$؛ تمتد الوسائد إلى أدنى وأعلى قيمة.
المتوسطات والتشتت
مقياس النزوع المركزي هو قيمة "وسط" واحدة:
المتوسط الحسابي$\bar{x} = \dfrac{\sum x}{n}$ (المتوسط)؛
التشفير يجعل الأعداد الكبيرة أسهل. استبدل كل قيمة بـ $t=x-a$ لمتوسط مفترض مريح $a$. ثم $\bar{x}=a+\bar{t}$، بينما يبقى الانحراف المعياري غير متغير (إزاحة كل قيمة لا تباعد البيانات). لذا من مجاميع الشفرة $\sum(x-a)$ و$\sum(x-a)^2$ تحصل مباشرة على $\bar x$ و$\sigma$، ويمكن مقارنة مجموعتين من البيانات من خلال مجاميع الشفرة الخاصة بهما.
Explore · استكشف
Spread and the bell · التشتت ومنحنى الجرس
P(−k < Z < k)
Spread is measured in standard deviations — about 68% of data lies within 1 sd, 95% within 2. · التشتت يُقاس بـ انحرافات معيارية — حوالي 68% من البيانات تقع ضمن 1 انحراف معياري، و95% ضمن 2.
measure of central tendency/ˈmeʒə ɒv ˈsentrəl ˈtendənsi/
مقياس النزعة المركزية
mean/miːn/
متوسط
median/ˈmiːdiːən/
الوسيط
mode/məʊd/
المنوال
variation/ˌveərɪˈeɪʃn/
التنوع
5.2
Permutations and combinations · التباديل والتوافيق
Syllabus · المنهج
English
Candidates should be able to:
Notes and examples
• understand the terms permutation and combination, and solve simple problems involving selections
• solve problems about arrangements of objects in a line, including those involving – repetition (e.g. the number of ways of arranging the letters of the word ‘NEEDLESS’) – restriction (e.g. the number of ways several people can stand in a line if two particular people must, or must not, stand next to each other).
Questions may include cases such as people sitting in two (or more) rows. Questions about objects arranged in a circle will not be included.
العربية
يجب أن يكون المرشحون قادرين على:
ملاحظات وأمثلة
• فهم مصطلحي التبديل والتوافق، وحل المسائل البسيطة المتعلقة بالاختيارات
• حل مسائل حول ترتيبات الأجسام في خط مستقيم، بما في ذلك تلك التي涉及到 – التكرار (مثل عدد طرق ترتيب حروف كلمة 'NEEDLESS') – القيد (مثل عدد طرق وقوف مجموعة من الأشخاص في صف إذا كان يجب على شخصين معينين الوقوف بجانب بعضهما البعض، أو لا يجب).
قد تتضمن الأسئلة حالات مثل جلوس الأشخاص في صفين (أو أكثر). لن تُدرج أسئلة حول ترتيب الأجسام في دائرة.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
English
A permutation 排列 is an arrangement where order matters; a combination 组合 is a selection where order does not matter. The numbers are
evaluate probabilities in simple cases by means of enumeration of equiprobable elementary events, or by calculation using permutations or combinations
e.g. the total score when two fair dice are thrown. e.g. drawing balls at random from a bag containing balls of different colours.
use addition and multiplication of probabilities, as appropriate, in simple cases
Explicit use of the general formula $\text{P}(A \cup B) = \text{P}(A) + \text{P}(B) - \text{P}(A \cap B)$ is not required.
understand the meaning of exclusive and independent events, including determination of whether events $A$ and $B$ are independent by comparing the values of $\text{P}(A \cap B)$ and $\text{P}(A) \times \text{P}(B)$
calculate and use conditional probabilities in simple cases.
e.g. situations that can be represented by a sample space of equiprobable elementary events, or a tree diagram. The use of $\text{P}(A|B) = \frac{\text{P}(A \cap B)}{\text{P}(B)}$ may be required in simple cases.
العربية
يجب أن يكون المرشحون قادرين على:
ملاحظات وأمثلة
تقييم الاحتمالات في الحالات البسيطة عن طريق تعداد الأحداث الأولية المتساوية الاحتمال، أو بالحساب باستخدام التباديل أو التوافيق
مثال: المجموع الكلي عند رمي حجرين نرد عاديين. مثال: سحب كرات عشوائيًا من كيس يحتوي على كرات بألوان مختلفة.
استخدام جمع وضرب الاحتمالات، حسب الحاجة، في الحالات البسيطة
لا يُشترط الاستخدام الصريح للصيغة العامة $\text{P}(A \cup B) = \text{P}(A) + \text{P}(B) - \text{P}(A \cap B)$.
فهم معنى الأحداث المنفصلة والأحداث المستقلة، بما في ذلك تحديد ما إذا كانتا $A$ و$B$ مستقلتين عن طريق مقارنة قيمتي $\text{P}(A \cap B)$ و$\text{P}(A) \times \text{P}(B)$
حساب واستخدام الاحتمالات الشرطية في الحالات البسيطة.
مثال: المواقف التي يمكن تمثيلها بمجال عينة لأحداث أولية متساوية الاحتمال، أو بمخطط شجري. قد يكون استخدام $\text{P}(A|B) = \frac{\text{P}(A \cap B)}{\text{P}(B)}$ مطلوبًا في الحالات البسيطة.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
English
Find a probability by counting equally likely outcomes, or by using permutations and combinations. Combine probabilities with these rules:
addition for "or": $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$;
multiplication for "and" when events are independent: $P(A \cap B) = P(A)\,P(B)$.
Two events are mutually exclusive events 互斥事件 if they cannot both happen, and independent events 独立事件 if one happening does not change the chance of the other. To test independence, check whether $P(A \cap B) = P(A)\times P(B)$. A conditional probability 条件概率 is the chance of $A$ given that $B$ has happened: $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
Worked example. Events have $P(A) = 0.5$, $P(B) = 0.4$ and $P(A \cap B) = 0.2$. Are $A$ and $B$ independent?
Test: $P(A)\times P(B) = 0.5 \times 0.4 = 0.2 = P(A \cap B)$. The values are equal, so $A$ and $B$ are independent.
العربية
العصي: نقطة بداية مألوفة للاحتمالات.
أوجد احتمالاً بعدد النتائج المتساوية الاحتمال، أو باستخدام التباديل والتوافيق. اجمع الاحتمالات بهذه القواعد:
الجمع لـ "أو": $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$;
الضرب لـ "و" عندما تكون الأحداث مستقلة: $P(A \cap B) = P(A)\,P(B)$.
تقاطع الدائرتين هو $A\cap B$؛ قاعدة الجمع تطرحه مرة واحدة حتى لا يُحسب مرتين.
حدثان هما أحداث متنافية إذا لم يستطع كلاهما الحدوث، وأحداث مستقلة إذا لم يغير حدوث أحدها احتمال الآخر. لاختبار الاستقلالية، تحقق مما إذا كان $P(A \cap B) = P(A)\times P(B)$. الاحتمال الشرطي هو احتمال $A$ بشرط أن $B$ قد حدث: $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
مثال محلول. الأحداث لها $P(A) = 0.5$، $P(B) = 0.4$ و$P(A \cap B) = 0.2$. هل $A$ و$B$ مستقلان؟
Change the probabilities and read the tree. This is how P(A and B) and conditional probability fit together. · غيّر الاحتمالات واقرأ الشجرة. هكذا تكمل P(A و B) والاحتمال الشرطي بعضهما البعض.
Discrete random variables · المتغيرات العشوائية المنفصلة
Syllabus · المنهج
English
Candidates should be able to:
Notes and examples
draw up a probability distribution table relating to a given situation involving a discrete random variable$X$, and calculate $\text{E}(X)$ and $\text{Var}(X)$
use formulae for probabilities for the binomial and geometric distributions, and recognise practical situations where these distributions are suitable models
Including the notations $\text{B}(n, p)$ and $\text{Geo}(p)$. $\text{Geo}(p)$ denotes the distribution in which $p_r = p(1 - p)^{r-1}$ for $r = 1, 2, 3, \dots$.
use formulae for the expectation and variance of the binomial distribution and for the expectation of the geometric distribution.
Proofs of formulae are not required.
العربية
يجب أن يكون المرشحون قادرين على:
ملاحظات وأمثلة
إعداد جدول توزيع احتمالي يتعلق بموقف معين يتضمن متغيرًا عشوائيًا متقطعًا$X$، وحساب $\text{E}(X)$ و$\text{Var}(X)$
استخدام صيغ الاحتمالات لتوزيعات ثنائية الحد وهندسية، والتعرف على المواقف العملية التي تكون فيها هذه التوزيعات نماذج مناسبة
بما في ذلك الرموز $\text{B}(n, p)$ و$\text{Geo}(p)$. يرمز $\text{Geo}(p)$ للتوزيع الذي يكون فيه $p_r = p(1 - p)^{r-1}$ لـ $r = 1, 2, 3, \dots$.
استخدام صيغ القيمة المتوقعة والتباين لتوزيع ثنائي الحد وصيغة القيمة المتوقعة للتوزيع الهندسي.
لا يُشترط إثبات الصيغ.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
English
A discrete random variable 离散型随机变量$X$ takes separate values, each with a probability. List them in a probability distribution table 概率分布表; the probabilities must add to $1$. Then the expectation 期望 (mean) and variance are
the binomial distribution 二项分布$X \sim B(n, p)$, for the number of successes in $n$ independent trials: $P(X = r) = \binom{n}{r}p^r(1-p)^{n-r}$, with $E(X) = np$ and $\mathrm{Var}(X) = np(1-p)$;
the geometric distribution 几何分布, for the trial on which the first success happens: $P(X = r) = (1-p)^{r-1}p$, with $E(X) = \dfrac{1}{p}$.
Worked example.$X \sim B(10, 0.3)$. Find $P(X = 2)$ and $E(X)$.
المتغير العشوائي المنفصل$X$ يأخذ قيماً منفصلة، لكل منها احتمال. عدها في جدول توزيع احتمالي؛ يجب أن تضاف الاحتمالات إلى $1$. بعد ذلك يكون التوقع (المتوسط) والتباين هما
التوزيع $B(10,0.3)$: كل عمود هو $P(X=r)$، متجمع حول المتوسط $np=3$.
Explore · استكشف
A discrete distribution · توزيع منفصل
Change n and p for a binomial distribution and watch the bars — the probability of each number of successes. · غيّر n وp لتوزيع ذو الحدين وراقب الأعمدة — احتمال كل عدد من النجاحات.
understand the use of a normal distribution to model a continuous random variable, and use normal distribution tables
Sketches of normal curves to illustrate distributions or probabilities may be required.
solve problems concerning a variable $X$, where $X \sim N(\mu, \sigma^2)$, including: – finding the value of $P(X > x_1)$, or a related probability, given the values of $x_1$, $\mu$, $\sigma$. – finding a relationship between $x_1$, $\mu$ and $\sigma$ given the value of $P(X > x_1)$ or a related probability
For calculations involving standardisation, full details of the working should be shown. e.g. $Z = \frac{(X - \mu)}{\sigma}$
recall conditions under which the normal distribution can be used as an approximation to the binomial distribution, and use this approximation, with a continuity correction, in solving problems.
$n$ sufficiently large to ensure that both $np > 5$ and $nq > 5$.
العربية
يجب أن يكون المرشحون قادرين على:
ملاحظات وأمثلة
فهم استخدام التوزيع الطبيعي لنموذج متغير عشوائي مستمر، واستخدام جداول التوزيع الطبيعي
قد يُطلب رسم منحنيات طبيعية توضيحية للتوزيعات أو الاحتمالات.
حل مسائل تتعلق بمتغير $X$، حيث $X \sim N(\mu, \sigma^2)$، بما في ذلك: – إيجاد قيمة $P(X > x_1)$، أو احتمالًا=requestًا، بناءً على قيم $x_1$، $\mu$، $\sigma$. – إيجاد علاقة بين $x_1$، $\mu$ و$\sigma$ بناءً على قيمة $P(X > x_1)$ أو احتمال=request.
لحسابات تتضمن المعايرة (التحويل إلى القيم القياسية)، يجب عرض تفاصيل الحل كاملة. مثال: $Z = \frac{(X - \mu)}{\sigma}$
استرجاع الشروط التي يمكن فيها استخدام التوزيع الطبيعي كـتقريب لـالتوزيع الثنائي، واستخدام هذا التقريب، مع تصحيح الاستمرارية، في حل المسائل.
$n$ كبيرة بما يكفي لضمان أن كل من $np > 5$ و $nq > 5$.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
English
The 68-95-99.7 rule
The normal distribution 正态分布 models a continuous random variable 连续型随机变量 with a symmetric bell shape. Write $X \sim N(\mu, \sigma^2)$, where $\mu$ is the mean and $\sigma$ is the standard deviation. To use the tables, by standardisation 标准化 convert to the variable $Z \sim N(0, 1)$:
$$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}.$$
Then $P(X < x) = P\!\left(Z < \dfrac{x - \mu}{\sigma}\right)$, which you read from the normal table $\Phi$.
The normal distribution is also a good approximation 近似 to the binomial when $n$ is large. Because you replace a discrete variable by a continuous one, apply a continuity correction 连续性校正 (adjust by $0.5$).
Worked example. Bags of rice have mass $X \sim N(\mu, 0.14^2)$. Given that $P(X < 1.48) = 0.22$, find $\mu$.
From the table, $P(Z < z) = 0.22$ gives $z = -0.772$. So
قاعدة 68-95-99.7لوحة غالتون: كرات تسقط عبر دبابيس وتتكدس لتشكل التوزيع الطبيعي على شكل جرس.
يُمثل التوزيع الطبيعيمتغيراً عشوائياً متصلاً بشكل جرسي متماثل. اكتب $X \sim N(\mu, \sigma^2)$، حيث $\mu$ هو المتوسط و$\sigma$ هو الانحراف المعياري. لاستخدام الجداول، عن طريق التقييس حوّله إلى المتغير $Z \sim N(0, 1)$:
$$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}.$$
بعد ذلك $P(X < x) = P\!\left(Z < \dfrac{x - \mu}{\sigma}\right)$، والذي يمكنك قراءته من جدول التوزيع الطبيعي $\Phi$.
الاحتمال الطبيعي هو مساحة تحت المنحنى الجرسي؛ التقييع يعيد مقياسه إلى $Z\sim N(0,1)$.
التوزيع الطبيعي هو أيضًا تقريب جيد للتوزيع الثنائي عندما $n$ كبير. نظرًا لأنك تحل محل متغير منفصل بمتغير مستمر، تطبق تصحيح استمرارية (تعديل بمقدار $0.5$).
عندما يكون $n$ كبيرًا، تتبع أعمدة التوزيع الثنائي منحنياً طبيعياً بنفس المتوسط وتباين.
مثال محلول. أكياس الأرز كتلتها $X \sim N(\mu, 0.14^2)$. بافتراض أن $P(X < 1.48) = 0.22$، أوجد $\mu$.
من الجدول، $P(Z < z) = 0.22$ يعطي $z = -0.772$. لذا
Shade the area to find a probability. A z-value measures how many standard deviations a point is from the mean. · ظلل المساحة لإيجاد احتمال. قيمة z تقيس عدد انحرافات معيارية التي تبعد عنها نقطة ما عن المتوسط.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · اختر واحدًا وسيتبعك الموقع — الملاحظات، الأوراق، الفيديوهات والتدريب جميعها تفتح عليه.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · اكتب للبحث عن ملاحظات، دروس، أكواد، مفردات وأسئلة امتحانات سابقة عبر جميع المواد.