المنوال Mode الالتواء والتفرطح

المنوال Mode

الالتواء والتفرطح

يعرف المنوال لمجموعة من القيم بأنه القيمة الأكثر شيوعاً بينها، وقد يوجد أكثر من منوال لمجموعة القيم.

البيانات غير المبوبة:

مجموعة القيم 12 ، 13، 8 ، 9 ، 12 ، 12، 23 لها منوال واحد هو القيمة 12

مجموعة القيم 12 ، 13، 8 ، 8 ، 12 ، 12، 23 يوجد أكثر من منوال 12, 8

• يمكن استخدام المنوال للقيم الكمية والنوعية ولكن يكثر استخدامه مع المعطيات النوعية.
• في حال وجود أكثر من منوال (متجاورة) فمتوسط هذه المنوالات يعتبر منوال التوزيع حال وجود تلك القيمة في التوزيع.
• يسمى التوزيع أُحادي المنوال إذا وجد منوال واحد، وثنائي المنوال إذا وجد منوالان، وهكذا.
• إذا وجد أكثر من منوال فالأكثر تكرار بينهم يدعى المنوال الرئيسي (Major Mode) والأخرى تعرف بالمنوال الفرعي أو الثانوي (Minor Mode)
• المنوال ببساطة يمثل بقيمة مسقط أعلى نقطة  في المنحنى التكراري على محور الفئات.  
• المنوال لا يتأثر بالقيم المتطرفة وهو يمثل غالبية القيم.
• تقل قيمته كمتوسط للقيم حال تباعد القيم عن بعضها البعض.

في حالة البيانات المبوبة:

توجد أكثر من طريقة لحساب المنوال  مثل الطريقة الحسابية ، الطريقة البيانية ، الحاسب الآلي.

الطريقة الحسابية    طريقة الرافعة    طريقة الفروق     الطريقة البيانية     الحاسب الآلي    العلاقة بين المتوسطات      توضيح رياضي     ملاحظات عامة

    الطريقة الحسابية نوضحها من خلال جدول البيانات التالي فإن الفئة المنوالية (التي تضم المنوال) تقابل أكبر تكرار وهنا أما نستخدم قانون خاص بالمنوال أو نقوم بعملية حسابية وسنين هذا من خلال المثال التالي:

جدول التوزيع التكراري الآتي يبين درجات 50 طالب في مادة الإحصاء والمطلوب حساب المنوال.

27 – 29	24 – 26	21 – 23	18 – 20	15 – 17	12 – 14	الفئات
2	5	7	15	10	11	التكرار

الحل:

    أكبر تكرار هو القيمة 15 ( F ) إذن 18 – 20 الفئة المنوالية (Modal Interval) الحد الأدنى ( L ) لهذه الفئة L = 18 تكرار الفئة قبل المنوالية (b₁) هو القيمة 10 وتكرار الفئة بعد المنوالية ( b₂ ) هو القيمة 7 فإذا رمزنا لطول الفئة بالرمز ( I ) ومركزها يساوي 19 وهو أقرب قيمة للمنوال إن لم يكن يساويها فإن الصيغة الرياضية لحساب المنوال ( MO ) هي:

وبالتعويض نجد أن:

---

طريقة الرافعة:

    قانون الرافعة المعروف: القوة في ذراعها = المقاومة في ذراعها وعلى اعتبار ما ورد هنا من أن:

الفئة المنوالية هي 18– ما قبل 21 (طولها 3) التي تقابل أكبر تكرار (15)

ومن الشكل المقابل وحسب قانون الرافعة أي:

10 X = 7(3 – X)     

10 X = 21 – 7 X    

17 X = 21             

X = 1.2                 

Mode = 18 + X    

Mode = 18 + 1.2

Mode = 19.2       

ويمكن وضع صيغة رياضية لذلك بالصورة الآتية

إذا رمزنا  لطول الفئة بالرمز I ولتكرار الفئة اللاحقة للفئة المنوالية بالرمز F_n وتكرار الفئة السابقة للفئة المنوالية بالرمز F_b ولبداية الفئة المنوالية بالرمز L فإن المنوال يحسب من الصيغة الآتية:

              F_n

Mode = L + ـــــــــــــــــــــ × I

                F_b + F_n

بتطبيق الصيغة هذه على المثال السابق نجد أن

                     7× 3

Mode = 18 + ـــــــــــــــــ

                      10+ 7

Mode = 18 + 1.2        

Mode = 19.2              

---

طريقة الفروق(طريقة بيرسون):

    هذه الطريقة تعتمد الفرق بين تكرار الفئة المنوالية (15) والفئة السابقة لها (10) كقوة في قانون الرافعة والفرق بين تكرار الفئة المنوالية (15) والفئة التالية لها (7) كمقاومة في قانون الرافعة       

5 X = 8 (3 – X)

5 X = 24 – 8 X

13 X = 24         

X = 1.9           

Mode = 18 + 1.9

Mode = 19.9    

وهذه النتيجة أفضل من تلك التي حصلنا عليها من تطبيق طريقة الرافعة ويعتبر أفضل قيمة للمنوال من الرسم التكراري ما لم تتساوي قيمتي التكرار السابق واللاحق لتكرار الفئة المنوالية.

في الحالة التي لا تتساوى فيها أطوال الفئات فيلزم هنا قسمة كل تكرار للفئة على طولها فنحصل على ما يعرف بالتكرار المعدل وسنبين ذلك من خلال المثال التالي:

مثال:

في جدول البيانات فإن الفئة المنوالية (التي تضم المنوال) تقابل أكثر تكرار وهنا أما نستخدم قانون خاص بالمنوال أو نقوم بعملية حسابية وسنين هذا من خلال المثال التالي:

جدول التوزيع التكراري الآتي يبين درجات 50 طالب في مادة الإحصاء والمطلوب حساب المنوال.

30 – 33	26 –	23 –	19 –	16 –	12 –	الفئات
2	5	7	15	10	11	التكرار

الحل:

    نكون الجدول الآتي:

الفئات	التكرار	طول الفئة	التكرار المعدل
12 –	11	4	11 ÷ 3 = 2.75
16 –	10	3	10 ÷ 4 = 3.33
19 –	15	4	15 ÷ 6 = 3.75
23 –	7	3	7 ÷ 2  = 3.50
26 –	5	4	5 ÷ 3  = 1.25
30 – 33	2	3	2 ÷ 3  = 0.67

الفئة المنوالية هنا 19 – 23 حيث تقابل أكبر تكرار 3.75 وبتطبيق أي من الطرق السابقة نحصل على قيمة المنوال ونستخدم طريقة الرافعة والفروق.

باستخدام طريقة الرافعة نجد أن:

3.33 X = 3.50 ( 4 – X )

3.33 X = 14 – 3.50 X   

3.33 X + 3.50 X = 14   

6.83 X = 14                  

X = 14 ÷ 6.83               

X = 2.1                         

Mode = 19 + 2.1          

Mode = 21.1                

باستخدام طريقة الفروق نجد أن:

0.42 X = 0.25 ( 4 – X )

0.42 X = 1 – 0.25 X      

0.42 X + 0.25 X = 1      

0.67 X = 1                     

X = 1 ÷ 0.67                  

X = 1.5                           

Mode = 19 + 1.5           

Mode = 20.5                 

---

الطريقة البيانية:

    برسم المنحنى التكراري باتخاذ مراكز الفئات كممثلة للتكرار أي نعين النقاط (13، 11) ، (16، 10) ، ... ، (28، 2) في المستوى ثم نصل بينها باليد فنحصل على المنحني التكراري كما مبين بالشكل.

من أعلى نقطة في المنحنى نسقط عموداً على المحور الأفقي ونقطة تقاطعه مع المحور تمثل قيمة المنوال كما مبين بالشكل.

أو من الجدول التكراري كما مبين بالشكل حيث م نقطة تقاطع المستقيان الواصلان من بداية الفئة المنوالية لبداية الفئة اللاحقة ، من نهاية الفئة المنوالية لنهاية الفئة السابقة، ومسقط م على المحور الأفقي يعطي قيمة المنوال.

توضيح رياضي:

من الشكل  الهندسي المقابل ( الجدول التكراري الثاني )

∆ س ص ن فيه ل ع // س ن فإن ل ع : س ن = ل ص ÷ س ص   ... (1)

∆ س ص ك فيه ل ع // ص ك فإن ل ع : ص ك = ل س ÷ س ص  ... (2)

من (1) ، (2) والقسمة

س ن : ص ك = ل ص : ل س   ... (3)

س ن = قيمة تكرار الفئة المنوالية – قيمة تكرار الفئة قبل المنوالية

ص ك = قيمة تكرار الفئة المنوالية – قيمة تكرار الفئة بعد المنوالية

ل س = الجزء المطلوب حسابه  فالمنوال يساوي 18 + ل س

ل ص =  طول الفئة – ل س

يمكن وضع الصيغة (3) بالصورة:

س ن : ص ك = ( ف – ل س ) : ل س     بضرب الطرفين × الوسطين

ل س × س ن = ف × ص ك – ل س × ص ك

ل س × س ن + ل س × ص ك = ف × ص ك

ل س ( س ن + ص ك ) = ف × ص ك

ل س = ف × ص ك ÷ ( س ن + ص ك )

المنوال = بداية الفئة المنوالية + ل س

سنوجد الصيغة لحساب المنوال كما يلي:

    إذا رمزنا  لطول الفئة بالرمز I ولتكرار الفئة اللاحقة للفئة المنوالية بالرمز F_n وتكرار الفئة السابقة للفئة المنوالية بالرمز F_b ولبداية الفئة المنوالية بالرمز L فإن المنوال يحسب من الصيغة الآتية:

              F_n

Mode = L + ـــــــــــــــــــــ × I

                F_b + F_n

لقد سبق هذه الصيغة أعلاه ( طريقة الرافعة )

---

الحاسب الآلي: برنامج Excel

    نختار رمز Chart Wizard من شريط القوائم ثم Column ← Next ← Rows ← Finish فنحصل على الآتي مع ملاحظة إضافتنا للخطوط في المستطيل الأصفر.

      

حساب المنوال من المدرج التكراري                                                                       حساب المنوال من المنحنى التكراري

---

العلاقة بين الوسط والوسيط والمنوال

    توجد أربع حالات لهذه العلاقة

تطابق المتوسطات الثلاث (الوسط = الوسيط = المنوال) حال تماثل (Symmetry) وتجانس شكل المنحنى نماماً  (لاحظ شكل 3).

المنحنى غير متماثل أي مفرطح (Skewness) والتفرطح جهة اليمين (+) فإن:  المنوال < الوسيط < الوسط الحسابي (لاحظ شكل 1).

المنحنى غير متماثل أي مفرطح (Skewness) والتفرطح جهة اليسار (–) فإن:  الوسط الحسابي< الوسيط <  المنوال (لاحظ شكل 2).

المنحنى للتوزيع يكون التفرطح فيه معتدل يكون: الوسط الحسابي – المنوال = 3 (الوسط الحسابي – الوسيط).

---

ملاحظات عامة

 أفضل مقياس من الوسط والوسيط  للقياسات النوعية الصرفة مثل متغير النوع والجنسية وما شابه لتمثيله الظاهرة محل الدراسة.

قيمته تمثل الأكثر تجمع للظاهرة.

سهولة حسابه كما بينا ذلك.

توجد عدة طرقه لحسابه وكلها تقريبية مع اختلاف القيمة فقط المدرج التكراري والفروق الطريقتان اللتان تتفق في الإجابة.

يستخدم المنوال لحساب مقياس سريع عند عدم الاهتمام بالدقة للمقياس.

قد يتواجد منوالان ضمن دراسة واحدة تضم ذكور وإناث قد نعمل على فصلهم لمجموعتين.

سؤال وجواب 

(1) الجدول التكراري الآتي:

Total	– 44	– 40	– 36	– 32	– 28	– 24	– 20	Interval
100	8	11	14	34	15	10	8	Frequency

أوجد قيمة المنوال بطرقه المختلفة.

الحـل:                                                                                                    القانون                 الرافعة            المدرج التكراري

    بالرسم البياني من المدرج أو المنحنى كما مبين بالشكل الآتي:

---

باستخدام طريقة الرافعة:

    من الشكل المبين نجد أن:

15 X = 14 (4 – X)

15 X = 56 – 14 X

29 X = 56             

          X = 1.931             

Mode = 36 – 1.931

     = 34.069

                                                                                                         ≈ 34.07   

Or

14 X = 15 (4 – X)

14 X = 60 – 15 X

29 X = 60             

          X = 2.069             

Mode = 32 + 2.069

     = 34.069

     ≈ 34.07   

---

باستخدام القانون التالي:

     حيث L بداية الفئة المنوالية ،_i∆₁ فرق تكرار الفئة المنوالية عن سابقتها ، _i∆₂ فرق تكرار الفئة المنوالية عن لاحقتها ، H طول الفئة

∆₁ = 34 – 14

= 20    

∆₂ = 34 – 15

= 15    

L = 23 , H = 4

               ∆₁

Mode = L + ————— × H

               ∆₁ +  ∆₂

              20

             = 32 + ————— × 4

               20 +  19

       80

           = 32 + ——                

       39

   = 32 + 2.05         

    = 34.05                

---

باستخدام جزء من المدرج التكراري:

يمكن الاكتفاء بتمثيل الفئات المنوالية وما قبلها وبعدها (مدرج تكراري) كما مبين بالشكل التالي: