Werkblad voor de ongelijkheid van Chebyshev

De ongelijkheid van Chebyshev zegt dat minstens 1 -1 /K² van gegevens uit een steekproef moet binnen vallen Kstandaard afwijkingen van de gemeen, waarK is positief echt nummer groter dan één. Dit betekent dat we de vorm van de distributie van onze gegevens niet hoeven te weten. Met alleen het gemiddelde en de standaarddeviatie kunnen we de hoeveelheid gegevens en een bepaald aantal standaarddeviaties van het gemiddelde bepalen.

Hieronder volgen enkele problemen om te oefenen met het gebruik van de ongelijkheid.

Een klasse van tweede klassers heeft een gemiddelde hoogte van vijf voet met een standaarddeviatie van één inch. Welk percentage van de klas moet tussen 4'10 "en 5'2" zijn?

De hoogtes die in het bovenstaande bereik worden gegeven, liggen binnen twee standaarddeviaties van de gemiddelde hoogte van vijf voet. De ongelijkheid van Chebyshev zegt dat er minstens 1 - 1/2² = 3/4 = 75% van de klas valt binnen het opgegeven hoogtebereik.

Computers van een bepaald bedrijf blijken gemiddeld drie jaar mee te gaan zonder enige hardwarestoring, met een standaarddeviatie van twee maanden. Welk percentage van de computers gaat tussen 31 maanden en 41 maanden mee?

De gemiddelde levensduur van drie jaar komt overeen met 36 maanden. De tijden van 31 maanden tot 41 maanden zijn elk 5/2 = 2,5 standaarddeviaties van het gemiddelde. Door de ongelijkheid van Chebyshev, minstens 1 - 1 / (2.5) 6² = 84% van de computers duurt 31 maanden tot 41 maanden.

Bacteriën in een cultuur leven gemiddeld drie uur met een standaarddeviatie van 10 minuten. Welk deel van de bacteriën leeft tussen twee en vier uur?

Twee en vier uur zijn elk een uur verwijderd van het gemiddelde. Een uur komt overeen met zes standaarddeviaties. Dus minimaal 1 - 1/6² = 35/36 = 97% van de bacteriën leeft tussen twee en vier uur.

Wat is het kleinste aantal standaarddeviaties van het gemiddelde dat we moeten gaan als we ervoor willen zorgen dat we ten minste 50% van de gegevens van een distributie hebben?

Hier gebruiken we de ongelijkheid van Chebyshev en werken we achteruit. We willen 50% = 0,50 = 1/2 = 1-1 /K². Het doel is om algebra te gebruiken om op te lossen K.

We zien dat 1/2 = 1 /K². Kruis vermenigvuldigen en zie dat 2 =K². We nemen de vierkantswortel van beide kanten en sindsdien K is een aantal standaarddeviaties, we negeren de negatieve oplossing voor de vergelijking. Dit laat zien dat K is gelijk aan de vierkantswortel van twee. Dus ten minste 50% van de gegevens valt binnen ongeveer 1,4 standaarddeviaties van het gemiddelde.

Busroute # 25 duurt gemiddeld 50 minuten met een standaarddeviatie van 2 minuten. Op een reclameposter voor dit bussysteem staat dat "95% van de tijd duurt buslijn 25 van ____ tot _____ minuten." Met welke cijfers zou u de lege plekken invullen?

Deze vraag is vergelijkbaar met de laatste die we moeten oplossen K, het aantal standaarddeviaties van het gemiddelde. Begin met het instellen van 95% = 0,95 = 1-1 /K². Dit toont aan dat 1 - 0,95 = 1 /K². Vereenvoudig om te zien dat 1 / 0,05 = 20 = K². Zo K = 4.47.

Druk dit nu uit in de bovenstaande termen. Minimaal 95% van alle ritten zijn 4,47 standaarddeviaties van de gemiddelde tijd van 50 minuten. Vermenigvuldig 4,47 met de standaarddeviatie van 2 om te eindigen met negen minuten. Dus 95% van de tijd duurt busroute 25 tussen 41 en 59 minuten.