Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Sampling Distributions · ⁨התפלגויות דגימה⁩

AP Statistics · ⁨סטטיסטיקה - AP⁩ · Topic 5 · ⁨נושא 5⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
7:32

התפלגויות דגימה

שני אלף תלמידים לומדים בבית ספר זה, וחלקם מגיעים על אופניים. אנו רוצים לדעת מהו החלק. אף אחד לא יכול לשאול את כל שני האלפים, אז אנו שואלים מאה אקראיים…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

5.1

Why Two Samples Never Match: Sampling Variability · ⁨מדוע דגימות שתיים לעולם אינן תואמות: תנודת דגימה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (VAR-1): Given that variation may be random or not, conclusions are uncertain.

Learning Objective VAR-1.G: Identify questions suggested by variation in statistics for samples collected from the same population. [Skill 1.A]

  • VAR-1.G.1 Variation in statistics for samples taken from the same population may be random or not.
עברית

הבנה מתמשכת (VAR-1): בשל כך ששינוי עשוי להיות אקראי או לא, המסקנות הן לא וודאות.

מטרת הלמידה VAR-1.G: לזהות שאלות הנובעות מתנודות בסטטיסטיקה לדוגמאות שנאספו מאותה אוכלוסייה. [כישור 1.A]

  • VAR-1.G.1 תנודות בסטטיסטיקה בדוגמאות שנלקחו מאותה אוכלוסייה עשויות להיות אקראיות או שאינן כזו.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

A statistic 统计量 (like a sample mean $\bar{x}$ or sample proportion $\hat{p}$) is computed from a sample and varies from sample to sample – this is sampling variability 抽样变异. A parameter 参数 ($\mu$ or $p$) is the fixed truth about the population. The sampling distribution 抽样分布 is the distribution of a statistic over all possible samples of a given size – it is the bridge from one sample to inference.

עברית

סטטיסטיקה (כמו ממוצע דגימה $\bar{x}$ או פרופורציה בדגימה $\hat{p}$) מחושבת מתוך דגימה ומתבדרת מדגימה לדגימה – זוהי תנודת דגימה. פרמטר ($\mu$ או $p$) הוא האמת הקבועה על האוכלוסייה. ההתפלגות הדגימה היא ההתפלגות של סטטיסטיקה על פני כל הדגימות האפשריות בגודל נתון – זוהי הגשר מדגימה אחת לסטייקה.

5.2

The Normal Curve as a Model for a Statistic · ⁨העקומה הנורמלית כמודל לסטטיסטיקה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (VAR-6): The normal distribution may be used to model variation.

Learning Objective VAR-6.A: Calculate the probability that a particular value lies in a given interval of a normal distribution. [Skill 3.A]

  • VAR-6.A.1 A continuous random variable is a variable that can take on any value within a specified domain. Every interval within the domain has a probability associated with it.
  • VAR-6.A.2 A continuous random variable with a normal distribution is commonly used to describe populations. The distribution of a normal random variable can be described by a normal, or "bell-shaped," curve.
  • VAR-6.A.3 The area under a normal curve over a given interval represents the probability that a particular value lies in that interval.
    • Illustrative examples for VAR-6.A: Continuous random variable: If one looks at a clock at a random time, the probability that the minute hand is between the 3 and the 6 is one fourth.

Learning Objective VAR-6.B: Determine the interval associated with a given area in a normal distribution. [Skill 3.A]

  • VAR-6.B.1 The boundaries of an interval associated with a given area in a normal distribution can be determined using $z$-scores or technology, such as a calculator, a standard normal table, or computer-generated output.
  • VAR-6.B.2 Intervals associated with a given area in a normal distribution can be determined by assigning appropriate inequalities to the boundaries of the intervals:
    • a. $P(X < x_a) = \dfrac{p}{100}$ means that the lowest $p\%$ of values lie to the left of $x_a$.
    • b. $P(x_a < X < x_b) = \dfrac{p}{100}$ means that $p\%$ of values lie between $x_a$ and $x_b$.
    • c. $P(X > x_b) = \dfrac{p}{100}$ means that the highest $p\%$ of values lie to the right of $x_b$.
    • d. To determine the most extreme $p\%$ of values requires dividing the area associated with $p\%$ into two equal areas on either extreme of the distribution: $P(X < x_a) = \dfrac{1}{2}\dfrac{p}{100}$ and $P(X > x_b) = \dfrac{1}{2}\dfrac{p}{100}$ means that half of the $p\%$ most extreme values lie to the left of $x_a$ and half of the $p\%$ most extreme values lie to the right of $x_b$.

Learning Objective VAR-6.C: Determine the appropriateness of using the normal distribution to approximate probabilities for unknown distributions. [Skill 3.C]

  • VAR-6.C.1 Normal distributions are symmetrical and "bell-shaped." As a result, normal distributions can be used to approximate distributions with similar characteristics.
עברית

הבנה מתמשכת (VAR-6): ניתן להשתמש בחלוקה נורמלית כדי לדגם תנודות.

מטרת הלמידה VAR-6.A: לחשב את ההסתברות שערך מסוים נמצא בתחום נתון בחלוקה נורמלית. [כישור 3.A]

  • VAR-6.A.1 משתנה אקראי רציף הוא משתנה שיכול לקבל כל ערך בתחום מוגדר. לכל תחום בתוך התחום יש הסתברות הקשורה אליו.
  • VAR-6.A.2 משתנה אקראי רציף בעל חלוקה נורמלית משמש לעיתים קרובות לתיאור אוכלוסיות. את החלוקה של משתנה אקראי נורמלי ניתן לתאר באמצעות עקומה נורמלית או "עקומת פעמון".
  • VAR-6.A.3 השטח מתחת לעקומה נורמלית מעל תחום נתון מייצג את ההסתברות שערך מסוים נמצא בתחום זה.
    • דוגמאות מדגמות עבור VAR-6.A: משתנה אקראי רציף: אם מבטאים לשעון בזמן אקראי, ההסתברות שהחוגה המינית נמצאת בין השעה 3 ל-6 היא רביעית.

מטרת הלמידה VAR-6.B: לקבוע את התחום הקשור לשטח נתון בחלוקה נורמלית. [כישור 3.A]

  • VAR-6.B.1 גבולות תחום הקשור לשטח נתון בחלוקה נורמלית יכולים להתקבע באמצעות ציוני $z$ או טכנולוגיה, כמו מחשבון, טבלת הנורמל הסטנדרטית או תפוקה המופקת על ידי מחשב.
  • VAR-6.B.2 תחומים הקשורים לשטח נתון בחלוקה נורמלית יכולים להתקבע על ידי הצבת אי-שוויונות מתאימים לגבולות התחומים:
    • א. $P(X < x_a) = \dfrac{p}{100}$ פירושו ש$p\%$ מהערכים הנמוכים ביותר נמצאים משמאל ל$x_a$.
    • ב. $P(x_a < X < x_b) = \dfrac{p}{100}$ פירושו ש$p\%$ מהערכים נמצאים בין $x_a$ ל$x_b$.
    • ג. $P(X > x_b) = \dfrac{p}{100}$ פירושו ש$p\%$ מהערכים הגבוהים ביותר נמצאים מימין ל$x_b$.
    • ד. לקביעת ה$p\%$ הקיצוניים ביותר של ערכים יש לחלק את השטח הקשור ל$p\%$ לשני שטחים שווים בקצוות השונים של ההתפלגות: $P(X < x_a) = \dfrac{1}{2}\dfrac{p}{100}$ ו$P(X > x_b) = \dfrac{1}{2}\dfrac{p}{100}$ פירושו שחצי מהערכים הקיצוניים ביותר של $p\%$ נמצאים משמאל ל$x_a$ וחצי מהערכים הקיצוניים ביותר של $p\%$ נמצאים מימין ל$x_b$.

מטרות למידה VAR-6.C: לקבוע את ההתאמת השימוש בהתפלגות נורמלית להערכת הסתברויות עבור התפלגויות לא ידועות. [כישור 3.C]

  • VAR-6.C.1 התפלגויות נורמליות הן סימטריות ו"בעלות צורת פעמון". כתוצאה מכך, ניתן להשתמש בהתפלגויות נורמליות כדי להעריך התפלגויות בעלות מאפיינים דומים.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
The normal distribution

For large enough samples, many sampling distributions are approximately normal. That lets us describe a statistic by a center (its mean), a spread (its standard error 标准误), and a normal shape – and then compute how likely a given sample result is.

עברית
ההתפלגות הנורמלית

עבור דגימות גדולות מספיק,许多 התפלגויות דגימה הן בקירוב נורמליות. כך ניתן לתאר סטטיסטיקה באמצעות מרכז (הממוצע שלה), פיזור (טעות סטנדרט) ומבנה נורמלי – ולאחר מכן לחשב כמה סביר תוצאת דגימה נתונה.

Explore · ⁨חקור⁩

Use the normal curve to find a proportion · ⁨שימוש בעקומה הנורמלית למציאת פרופורציה⁩

A normal model turns a range of values into an area = a proportion. Shade a band to read off the fraction of samples falling within it (the 68-95-99.7 rule). · ⁨מודל נורמלי ממיר טווח ערכים לשטח = פרופורציה. צלם פס לקריאת השבר מהדגימות שנופלות בתוכו (חוק 68-95-99.7).⁩

5.3

The Central Limit Theorem · ⁨משפט הגבול המרכזי⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.H: Estimate sampling distributions using simulation. [Skill 3.C]

  • UNC-3.H.1 A sampling distribution of a statistic is the distribution of values for the statistic for all possible samples of a given size from a given population.
  • UNC-3.H.2 The central limit theorem (CLT) states that when the sample size is sufficiently large, a sampling distribution of the mean of a random variable will be approximately normally distributed.
  • UNC-3.H.3 The central limit theorem requires that the sample values are independent of each other and that $n$ is sufficiently large.
  • UNC-3.H.4 A randomization distribution is a collection of statistics generated by simulation assuming known values for the parameters. For a randomized experiment, this means repeatedly randomly reallocating/reassigning the response values to treatment groups.
  • UNC-3.H.5 The sampling distribution of a statistic can be simulated by generating repeated random samples from a population.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרות למידה UNC-3.H: להעריך התפלגויות דגימה באמצעות סימולציה. [כישור 3.C]

  • UNC-3.H.1 התפלגות דגימה של סטטיסטיקה היא ההתפלגות של הערכים של הסטטיסטיקה לכל הדגימות האפשריות בגודל נתון מתוך אוכלוסייה נתונה.
  • UNC-3.H.2 משפט הגבול המרכזי (CLT) קובע שכאשר גודל הדגימה הוא מספיק גדול, התפלגות הדגימה של הממוצע של משתנה רנדומלי תהיה בקירוב התפלגות נורמלית.
  • UNC-3.H.3 משפט הגבול המרכזי דורש שהערכים בדגימה יהיו בלתי תלויים זה בזה וכי $n$ הוא מספיק גדול.
  • UNC-3.H.4 התפלגות אקראיזציה היא קבוצה של סטטיסטיקות שנוצרו על ידי סימולציה תחת הנחה לערכים ידועים של הפרמטרים. בניסוי מקרי, הדבר כולל הקצאה מחדש/מינון חוזר של ערכי התגובה לקבוצות הטיפול באופן רנדומלי.
  • UNC-3.H.5 את התפלגות הדגימה של סטטיסטיקה ניתן לדמות על ידי יצירת דגימות רנדומליות חוזרות מתוך אוכלוסייה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
The Central Limit Theorem

The Central Limit Theorem 中心极限定理 (CLT): for a sample mean, if the sample size $n$ is large enough (a common rule is $n\ge 30$), the sampling distribution of $\bar{x}$ is approximately normal, regardless of the population's shape. The larger $n$, the more normal and the tighter the distribution.

עברית
משפט הגבול המרכזי

משפט הגבול המרכזי (CLT): עבור ממוצע דגימה, אם גודל הדגימה $n$ גדול מספיק (כלל מקובל הוא $n\ge 30$), ההתפלגות הדגימה של $\bar{x}$ היא בקירוב נורמלית, ללא קשר לצורת האוכלוסייה. ככל ש$n$ גדול יותר, ההתפלגות יותר נורמלית והצפה צמודה יותר.

ממוצע הדגימה הוא כמעט נורמלי ללא קשר לצורת האוכלוסייה
ממוצע הדגימה הוא כמעט נורמלי ללא קשר לצורת האוכלוסייה
Explore · ⁨חקור⁩

Watch a sampling distribution turn normal · ⁨צפה בחלוקת דגימה הופכת נורמלית⁩

The Central Limit Theorem: for a large enough sample, the distribution of the sample mean is approximately normal — whatever the shape of the population. · ⁨משפט הגבול המרכזי: עבור דגימה גדולה מספיק, חלוקת הממוצע של הדגימה היא בקירוב נורמלית — ללא קשר לצורת האוכלוסייה.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
statistic/stəˈtɪstɪk/ סטטיסטיקה
sampling variability/ˈsæmplɪŋ ˌveərɪəˈbɪlɪti/ תנודת דגימה
parameter/pəˈræmɪtə/ פרמטר
sampling distribution/ˈsæmplɪŋ ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ התפלגות דגימה
standard error/ˈstændəd ˈerə/ שגיאה סטנדרטית
5.4

Good Guesses and Bad Guesses: Bias · ⁨ניחוחות טובים ורעים: שיפול⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.I: Explain why an estimator is or is not unbiased. [Skill 4.B]

  • UNC-3.I.1 When estimating a population parameter, an estimator is unbiased if, on average, the value of the estimator is equal to the population parameter.

Learning Objective UNC-3.J: Calculate estimates for a population parameter. [Skill 3.B]

  • UNC-3.J.1 When estimating a population parameter, an estimator exhibits variability that can be modeled using probability.
  • UNC-3.J.2 A sample statistic is a point estimator of the corresponding population parameter.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרות למידה UNC-3.I: להסביר מדוע מעריך הוא או אינו פונדמנטלי. [כישור 4.B]

  • UNC-3.I.1 בהערכת פרמטר של אוכלוסייה, מעריך הוא פונדמנטלי אם בממוצע, ערך המעריך שווה לפרמטר של האוכלוסייה.

מטרות למידה UNC-3.J: לחשב הערכות לפרמטר של אוכלוסייה. [כישור 3.B]

  • UNC-3.J.1 בהערכת פרמטר של אוכלוסייה, מעריך מציג טווח תנודות שיכול להיות מודל באמצעות הסתברות.
  • UNC-3.J.2 סטטיסטיקת דגימה היא מעריך נקודתי של הפרמטר המתאים באוכלוסייה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

A statistic is unbiased 无偏 if the mean of its sampling distribution equals the parameter – it is correct on average. Bias is about the center being off; variability is about the spread. A good estimator is both unbiased (centered right) and low-variability (precise); larger samples reduce variability but do not fix bias from bad sampling.

עברית

סטטיסטיקה היא ללא שיפול אם הממוצע של ההתפלגות הדגימה שלה שווה לפרמטר – היא נכונה בממוצע. שיפול קשור למיקום המרכז; תנודתיות קשורה לפיזור. מעריך טוב הוא גם ללא שיפול (ממוקם נכון) וגם בעל תנודתיות נמוכה (דיוק); דגימות גדולות מפחיתות תנודתיות אך אינן מתקנות שיפול הנגרם מדגימה לקובה.

ארבעה חלוקות דגימה החוצים את הטייה עם משתנה, מול הפרמטר האמיתי
הטייה והמשתנה הם פגמים נפרדים. רק הערכן בפינה השמאלית-עליונה הוא גם ממוקד סביב $\theta$ וגם צמוד; זה שבפינה השמאלית-תחתונה הוא מדויק אך שגוי באופן עקבי, דבר שאף כמות גדולה של נתונים לא תסדר.
5.5

The Sampling Distribution of a Sample Proportion · ⁨חלוקת הדגימה של proportion דגימה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.K: Determine parameters of a sampling distribution for sample proportions. [Skill 3.B]

  • UNC-3.K.1 For independent samples (sampling with replacement) of a categorical variable from a population with population proportion, $p$, the sampling distribution of the sample proportion, $\hat{p}$, has a mean, $\mu_{\hat{p}} = p$ and a standard deviation, $\sigma_{\hat{p}} = \sqrt{\dfrac{p(1-p)}{n}}$.
  • UNC-3.K.2 If sampling without replacement, the standard deviation of the sample proportion is smaller than what is given by the formula above. If the sample size is less than 10% of the population size, the difference is negligible.

Learning Objective UNC-3.L: Determine whether a sampling distribution for a sample proportion can be described as approximately normal. [Skill 3.C]

  • UNC-3.L.1 For a categorical variable, the sampling distribution of the sample proportion, $\hat{p}$, will have an approximate normal distribution, provided the sample size is large enough: $np \geq 10$ and $n(1-p) \geq 10$

Learning Objective UNC-3.M: Interpret probabilities and parameters for a sampling distribution for a sample proportion. [Skill 4.B]

  • UNC-3.M.1 Probabilities and parameters for a sampling distribution for a sample proportion should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific population.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרות למידה UNC-3.K: לקבוע פרמטרים של התפלגות דגימה ליחסים בדגימה. [כישור 3.B]

  • UNC-3.K.1 עבור דגימות בלתי תלויות (דגימה עם החזרה) של משתנה קטגוריאל מאוכלוסייה עם יחס אוכלוסייתי, $p$, התפלגות הדגימה של היחס בדגימה, $\hat{p}$, כוללת ממוצע, $\mu_{\hat{p}} = p$ וסטיתנדרט, $\sigma_{\hat{p}} = \sqrt{\dfrac{p(1-p)}{n}}$.
  • UNC-3.K.2 אם הדגימה היא ללא החזרה, הסטיתנדרט של היחס בדגימה הוא קטן מהנתון בנוסחה לעיל. אם גודל הדגימה קטן מ-10% מגודל האוכלוסייה, ההפרש הוא זניח.

מטרות למידה UNC-3.L: לקבוע האם התפלגות דגימה ליחס בדגימה יכולה להיות מתוארת כקרובה להתפלגות נורמלית. [כישור 3.C]

  • UNC-3.L.1 למשתנה קטגוריאלי, ההתפלגות הדגימה של היחס בדגימה, $\hat{p}$, תהיה התפלגות נורמלית בקירוב, בתנאי שגודל הדגימה גדול מספיק: $np \geq 10$ ו$n(1-p) \geq 10$

מטרות למידה UNC-3.M: פרשן probabilities ומדדים להתפלגות דגימה ליחס בדגימה. [מיומנות 4.B]

  • UNC-3.M.1 סיכויים ומדדים להתפלגות דגימה ליחס בדגימה יש לפרש באמצעות יחידות מתאימות ובתוך הקשר של אוכלוסייה ספציפית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

For a sample proportion $\hat{p}$ from an SRS: the mean is $p$ (unbiased), and the standard deviation is

$$\sigma_{\hat p}=\sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}.$$
This spread has two names: it is the standard deviation of the sampling distribution, and it is called the standard error once you must estimate it from the sample (replacing $p$ by $\hat p$) — which is exactly what the later inference units do. It is approximately normal when $np\ge 10$ and $n(1-p)\ge 10$ (the Large Counts condition), and the $10\%$ condition ($n\le 0.10N$) keeps the observations near-independent.

Worked example. Suppose $40\%$ of voters favor a measure ($p=0.4$) and you sample $n=100$. The standard error is $\sigma_{\hat p}=\sqrt{\dfrac{0.4(0.6)}{100}}=0.049$. The chance a sample gives $\hat{p}>0.5$ is $z=\dfrac{0.5-0.4}{0.049}=2.04$, so $P(\hat p>0.5)\approx0.02$ – a majority in the sample would be surprising.

עברית

עבור proportion דגימה $\hat{p}$ ממדגם SRS: הממוצע הוא $p$ (ללא טייה), והסטיית התקן היא

$$\sigma_{\hat p}=\sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}.$$
להתפזרות יש שני שמות: היא הסטיית התקן של חלוקת הדגימה, ונקראת שגיאת תקן כאשר יש להעריך אותה מהדגימה (החלפת $p$ ב$\hat p$) — בדיוק מה שהיחידות לחישוב אינפרינס קודמות יעשו. היא מקורבת לנורמלית כאשר $np\ge 10$ ו$n(1-p)\ge 10$ (תנאי הספירות הגדולות), ותנאי ה$10\%$ ($n\le 0.10N$) שומר על הקרבה בין-תלויות בין התצפיות.

דוגמה פותרת. נניח ש-$40\%$ מהמצביעים תומכים במדינה ($p=0.4$) ודוגמה שלך היא $n=100$. שגיאת התקן היא $\sigma_{\hat p}=\sqrt{\dfrac{0.4(0.6)}{100}}=0.049$. הסיכון לדוגמה שתניב $\hat{p}>0.5$ הוא $z=\dfrac{0.5-0.4}{0.049}=2.04$, ולכן $P(\hat p>0.5)\approx0.02$ – רוב בדוגמה יהיה מפתיע.

5.6

Comparing Two Groups: Difference of Sample Proportions · ⁨השוואת שתי קבוצות: הבדל של proportion דגימה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.N: Determine parameters of a sampling distribution for a difference in sample proportions. [Skill 3.B]

  • UNC-3.N.1 For a categorical variable, when randomly sampling with replacement from two independent populations with population proportions $p_1$ and $p_2$, the sampling distribution of the difference in sample proportions $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ has mean, $\mu_{\hat{p}_1 - \hat{p}_2} = p_1 - p_2$ and standard deviation, $\sigma_{\hat{p}_1 - \hat{p}_2} = \sqrt{\dfrac{p_1(1-p_1)}{n_1} + \dfrac{p_2(1-p_2)}{n_2}}$.
  • UNC-3.N.2 If sampling without replacement, the standard deviation of the difference in sample proportions is smaller than what is given by the formula above. If the sample sizes are less than 10% of the population sizes, the difference is negligible.

Learning Objective UNC-3.O: Determine whether a sampling distribution for a difference of sample proportions can be described as approximately normal. [Skill 3.C]

  • UNC-3.O.1 The sampling distribution of the difference in sample proportions $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ will have an approximate normal distribution provided the sample sizes are large enough: $n_1 p_1 \geq 10, n_1(1-p_1) \geq 10, n_2 p_2 \geq 10, n_2(1-p_2) \geq 10$.

Learning Objective UNC-3.P: Interpret probabilities and parameters for a sampling distribution for a difference in proportions. [Skill 4.B]

  • UNC-3.P.1 Parameters for a sampling distribution for a difference of proportions should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific populations.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרות למידה UNC-3.N: קבעו מדדים להתפלגות דגימה להבדל ביחסי דגימה. [מיומנות 3.B]

  • UNC-3.N.1 למשתנה קטגוריאלי, כאשר דוגמים אקראית עם החזרה משתי אוכלוסיות עצמאיות עם יחסי אוכלוסייה $p_1$ ו$p_2$, ההתפלגות הדגימה של ההבדל ביחסי הדגימה $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ היא בעלת ממוצע, $\mu_{\hat{p}_1 - \hat{p}_2} = p_1 - p_2$ וסטיית תקן, $\sigma_{\hat{p}_1 - \hat{p}_2} = \sqrt{\dfrac{p_1(1-p_1)}{n_1} + \dfrac{p_2(1-p_2)}{n_2}}$.
  • UNC-3.N.2 אם הדגימה היא ללא החזרה, סטיית התקן של ההבדל ביחסי הדגימה קטנה מזו הנתונה בנוסחה לעיל. אם גודלי הדגימה הם פחות מ-10% מגודלי האוכלוסיות, ההבדל הוא זניח.

מטרות למידה UNC-3.O: קבעו האם ניתן לתאר התפלגות דגימה להבדל ביחסי דגימה כנורמלית בקירוב. [מיומנות 3.C]

  • UNC-3.O.1 ההתפלגות הדגימה של ההבדל ביחסי הדגימה $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ תהיה התפלגות נורמלית בקירוב בתנאי שגודלי הדגימה גדולים מספיק: $n_1 p_1 \geq 10, n_1(1-p_1) \geq 10, n_2 p_2 \geq 10, n_2(1-p_2) \geq 10$.

מטרות למידה UNC-3.P: פרשן סיכויים ומדדים להתפלגות דגימה להבדל ביעילות. [מיומנות 4.B]

  • UNC-3.P.1 מדדים להתפלגות דגימה להבדל ביעילות יש לפרש באמצעות יחידות מתאימות ובתוך הקשר של אוכלוסיות ספציפיות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

For $\hat{p}_1-\hat{p}_2$ from two independent samples: the mean is $p_1-p_2$, and because the samples are independent the variances add:

$$\sigma_{\hat p_1-\hat p_2}=\sqrt{\frac{p_1(1-p_1)}{n_1}+\frac{p_2(1-p_2)}{n_2}}.$$
It is approximately normal when the Large Counts condition holds in both samples.

עברית

עבור $\hat{p}_1-\hat{p}_2$ משתי דגימות עצמאיות: הממוצע הוא $p_1-p_2$, ומכיוון שהדגימות עצמאיות השונות מתווספות:

$$\sigma_{\hat p_1-\hat p_2}=\sqrt{\frac{p_1(1-p_1)}{n_1}+\frac{p_2(1-p_2)}{n_2}}.$$
היא מקורבת לנורמלית כאשר תנאי הספירות הגדולות מתקיים בשתי הדגימות.

5.7

The Sampling Distribution of a Sample Mean · ⁨חלוקת הדגימה של ממוצע דגימה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.Q: Determine parameters for a sampling distribution for sample means. [Skill 3.B]

  • UNC-3.Q.1 For a numerical variable, when random sampling with replacement from a population with mean $\mu$ and standard deviation, $\sigma$, the sampling distribution of the sample mean has mean $\mu_{\bar{x}} = \mu$ and standard deviation $\sigma_{\bar{x}} = \dfrac{\sigma}{\sqrt{n}}$.
  • UNC-3.Q.2 If sampling without replacement, the standard deviation of the sample mean is smaller than what is given by the formula above. If the sample size is less than 10% of the population size, the difference is negligible.

Learning Objective UNC-3.R: Determine whether a sampling distribution of a sample mean can be described as approximately normal. [Skill 3.C]

  • UNC-3.R.1 For a numerical variable, if the population distribution can be modeled with a normal distribution, the sampling distribution of the sample mean, $\bar{x}$, can be modeled with a normal distribution.
  • UNC-3.R.2 For a numerical variable, if the population distribution cannot be modeled with a normal distribution, the sampling distribution of the sample mean, $\bar{x}$, can be modeled approximately by a normal distribution, provided the sample size is large enough, e.g., greater than or equal to 30.

Learning Objective UNC-3.S: Interpret probabilities and parameters for a sampling distribution for a sample mean. [Skill 4.B]

  • UNC-3.S.1 Probabilities and parameters for a sampling distribution for a sample mean should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific population.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרות למידה UNC-3.Q: קבעו מדדים להתפלגות דגימה עבור ממוצעי דגימה. [מיומנות 3.B]

  • UNC-3.Q.1 למשתנה מספרי, כאשר דוגמים אקראית עם החזרה מאוכלוסייה עם ממוצע $\mu$ וסטיית תקן, $\sigma$, ההתפלגות הדגימה של הממוצע בדגימה היא בעלת ממוצע $\mu_{\bar{x}} = \mu$ וסטיית תקן $\sigma_{\bar{x}} = \dfrac{\sigma}{\sqrt{n}}$.
  • UNC-3.Q.2 אם הדגימה היא ללא החזרה, סטיית התקן של הממוצע בדגימה קטנה מזו הנתונה בנוסחה לעיל. אם גודל הדגימה הוא פחות מ-10% מגודל האוכלוסייה, ההבדל הוא זניח.

מטרות למידה UNC-3.R: קבעו האם ניתן לתאר התפלגות דגימה של ממוצע דגימה כנורמלית בקירוב. [מיומנות 3.C]

  • UNC-3.R.1 למשתנה מספרי, אם ניתן לדגמן את ההתפלגות האוכלוסייתית על ידי התפלגות נורמלית, ניתן לדגמן את ההתפלגות הדגימה של הממוצע בדגימה, $\bar{x}$, על ידי התפלגות נורמלית.
  • UNC-3.R.2 למשתנה מספרי, אם לא ניתן לדגמן את ההתפלגות האוכלוסייתית על ידי התפלגות נורמלית, ניתן לדגמן את ההתפלגות הדגימה של הממוצע בדגימה, $\bar{x}$, בקירוב על ידי התפלגות נורמלית, בתנאי שגודל הדגימה גדול מספיק, למשל, גדול או שווה ל-30.

מטרות למידה UNC-3.S: פרשן סיכויים ומדדים להתפלגות דגימה עבור ממוצע דגימה. [מיומנות 4.B]

  • UNC-3.S.1 סיכויים ומדדים להתפלגות דגימה עבור ממוצע דגימה יש לפרש באמצעות יחידות מתאימות ובתוך הקשר של אוכלוסייה ספציפית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

For a sample mean $\bar{x}$ from an SRS: the mean is $\mu$ (unbiased), and the standard deviation is

$$\sigma_{\bar x}=\frac{\sigma}{\sqrt{n}}.$$
Its shape is normal if the population is normal, or approximately normal for large $n$ by the CLT. Note the spread shrinks like $\sqrt{n}$ – quadrupling the sample halves the standard error.

Worked example. A population has $\mu=70$ and $\sigma=12$. For samples of $n=36$, the sampling distribution of $\bar{x}$ is centered at $70$ with standard error $\dfrac{12}{\sqrt{36}}=2$. The chance a sample mean exceeds $73$ is $z=\dfrac{73-70}{2}=1.5$, so $P(\bar x>73)\approx0.067$.

עברית

עבור ממוצע דגימה $\bar{x}$ ממדגם SRS: הממוצע הוא $\mu$ (ללא טייה), והסטיית התקן היא

$$\sigma_{\bar x}=\frac{\sigma}{\sqrt{n}}.$$
צורתה נורמלית אם האוכלוסייה נורמלית, או מקורבת לנורמלית עבור $n$ גדולים לפי CLT. שימו לב שהתפזרות מצטמצמת כמו $\sqrt{n}$ – הכפלת גודל הדגימה בחצי את שגיאת התקן.

דוגמה פותרת. אוכלוסייה יש לה $\mu=70$ ו-$\sigma=12$. עבור דוגמאות בגודל $n=36$, ההתפלגות הדגימה של $\bar{x}$ ממוקדת ב-$70$ עם שגיאת תקן של $\dfrac{12}{\sqrt{36}}=2$. הסיכון שממוצע הדוגמה יעלה על $73$ הוא $z=\dfrac{73-70}{2}=1.5$, ולכן $P(\bar x>73)\approx0.067$.

חלוקת הדגימה של הממוצע מצטמצמת והופכת לנורמלית יותר ככל ש-n גדל
האוכלוסייה בשמאל בעלת סטיה חזקה, אולם כל חלוקת הדגימה של $\bar{x}$ ממוקדת ב$\mu$. גודל $n$ גדל מצמצם את שגיאת התקן $\sigma/\sqrt{n}$, ולכן העקומה הופכת לגבוהה וצר – והיא גם הופכת לישרה: עדיין ברורה בסטייה ב$n=2$, כמעט בדיוק נורמלית (קטועה) ב$n=30$.
Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
Central Limit Theorem/ˈsentrəl ˈlɪmɪt ˈθɪərəm/ משפט הגבול המרכזי
unbiased/ʌnˈbaɪəst/ בלתי חסר
5.8

Comparing Two Groups: Difference of Sample Means · ⁨השוואת שתי קבוצות: הבדל של ממוצע דגימה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.T: Determine parameters of a sampling distribution for a difference in sample means. [Skill 3.B]

  • UNC-3.T.1 For a numerical variable, when randomly sampling with replacement from two independent populations with population means $\mu_1$ and $\mu_2$ and population standard deviations $\sigma_1$ and $\sigma_2$, the sampling distribution of the difference in sample means $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ has mean $\mu_{(\bar{x}_1 - \bar{x}_2)} = \mu_1 - \mu_2$ and standard deviation, $\sigma_{(\bar{x}_1 - \bar{x}_2)} = \sqrt{\dfrac{\sigma_1^2}{n_1} + \dfrac{\sigma_2^2}{n_2}}$.
  • UNC-3.T.2 If sampling without replacement, the standard deviation of the difference in sample means is smaller than what is given by the formula above. If the sample sizes are less than 10% of the population sizes, the difference is negligible.

Learning Objective UNC-3.U: Determine whether a sampling distribution of a difference in sample means can be described as approximately normal. [Skill 3.C]

  • UNC-3.U.1 The sampling distribution of the difference in sample means $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ can be modeled with a normal distribution if the two population distributions can be modeled with a normal distribution.
  • UNC-3.U.2 The sampling distribution of the difference in sample means $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ can be modeled approximately by a normal distribution if the two population distributions cannot be modeled with a normal distribution but both sample sizes are greater than or equal to 30.

Learning Objective UNC-3.V: Interpret probabilities and parameters for a sampling distribution for a difference in sample means. [Skill 4.B]

  • UNC-3.V.1 Probabilities and parameters for a sampling distribution for a difference of sample means should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific populations.
עברית

הבנה עקבית (UNC-3): סיכום סטטיסטי מאפשר לנו לנבא תבניות בנתונים.

מטרת למידה UNC-3.T: קביעת פרמטרים של חלוקת דגימה להבדל בממוצעי דגימות. [מיומנות 3.B]

  • UNC-3.T.1 עבור משתנה מספרי, כאשר מדגימים אקראית עם החזרה משתי אוכלוסיות עצמאיות עם ממוצעי אוכלוסייה $\mu_1$ ו$\mu_2$ וסטיות תקן אוכלוסייה $\sigma_1$ ו$\sigma_2$, ההתפלגות הדגימה של ההפרש בין ממוצעי הדגימות $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ יש ממוצע $\mu_{(\bar{x}_1 - \bar{x}_2)} = \mu_1 - \mu_2$ וסטיות תקן, $\sigma_{(\bar{x}_1 - \bar{x}_2)} = \sqrt{\dfrac{\sigma_1^2}{n_1} + \dfrac{\sigma_2^2}{n_2}}$.
  • UNC-3.T.2 אם הדגימה היא ללא החזרה, סטיית הסטנדרט של ההבדל בממוצעי הדגימות היא קטנה מזו הנתונה על ידי הנוסחה לעיל. אם גודלי הדגימה הם פחות מ-10% מגודלי האוכלוסיות, ההבדל הוא זניח.

מטרת למידה UNC-3.U: קביעה האם ניתן לתאר חלוקת דגימה להבדל בממוצעי דגימות ככמעט נורמלית. [מיומנות 3.C]

  • UNC-3.U.1 את חלוקת הדגימה של ההבדל בממוצעי הדגימות $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ ניתן לדגמן באמצעות חלוקה נורמלית אם ניתן לדגמן את שתי חלוקות האוכלוסייה באמצעות חלוקה נורמלית.
  • UNC-3.U.2 את חלוקת הדגימה של ההבדל בממוצעי הדגימות $\bar{x}_1 - \bar{x}_2$ ניתן לדגמן באמצעות חלוקה נורמלית בקירוב אם אי אפשר לדגמן את שתי חלוקות האוכלוסייה באמצעות חלוקה נורמלית אך גודלי הדגימה הגדולים או שווים ל-30.

מטרת למידה UNC-3.V: פרשנות של הסתברויות ופרמטרים עבור חלוקת דגימה להבדל בממוצעי דגימות. [מיומנות 4.B]

  • UNC-3.V.1 הסתברויות ופרמטרים עבור חלוקת דגימה להבדל בממוצעי דגימות יש לפרש באמצעות יחידות מתאימות ובתוך הקשר של אוכלוסיות ספציפיות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

For $\bar{x}_1-\bar{x}_2$ from two independent samples: the mean is $\mu_1-\mu_2$, and (independent, so variances add)

$$\sigma_{\bar x_1-\bar x_2}=\sqrt{\frac{\sigma_1^2}{n_1}+\frac{\sigma_2^2}{n_2}}.$$
This is the foundation for two-sample inference in the next units.

עברית

עבור $\bar{x}_1-\bar{x}_2$ משתי דגימות עצמאיות: הממוצע הוא $\mu_1-\mu_2$, ו(עצמאיות, ולכן שונות מתווספות)

$$\sigma_{\bar x_1-\bar x_2}=\sqrt{\frac{\sigma_1^2}{n_1}+\frac{\sigma_2^2}{n_2}}.$$
זהו היסוד לחישוב אינפרינס לשתי דגימות ביחידות הבאות.

5.8

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • A sampling distribution is the distribution of a statistic over many samples, centered on the true parameter.
  • The Central Limit Theorem: for a large enough sample the sample mean is approximately normal, even if the population is not.
  • Larger samples give less variability (a smaller standard error).
  • Check the conditions (random, independent/10%, large enough) before using a normal model.
  • Keep straight what varies — the statistic — versus the fixed parameter.
עברית
  • חלוקת דגימה היא ההתפלגות של סטטיסטיקה על פני דגימות רבות, ממוקדת סביב הפרמטר האמיתי.
  • משפט הגבול המרכזי: עבור דוגמה גדולה מספיק, ממוצע הדוגמה הוא בקירוב נורמלי, גם אם האוכלוסייה אינה נורמלית.
  • דוגמאות גדולות יותר נותנות פחות תנודתיות (שגיאה סטנדרטית קטנה יותר).
  • בדוק את התנאים (אקראי, עצמאי/10%, גדול מספיק) לפני השימוש במודל נורמלי.
  • שמור על הבדל ברור בין מהשתנה — הסטטיסטיקה — לבין הפרמטר הקבוע.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in AP Statistics · ⁨סטטיסטיקה - AP⁩ · ⁨נושאים נוספים בAP Statistics · ⁨סטטיסטיקה - AP⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP