Giải Câu hỏi trang 77 SGK Toán 12
Đề bài
Chỉ ra rằng khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm trong Bảng 3.1 lớn hơn khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc.
Mô tả hình bằng lời
Bảng 3.1. Mẫu số liệu ghép nhóm:
| Nhóm | $[a_1; a_2)$ | ... | $[a_i; a_{i+1})$ | ... | $[a_k; a_{k+1})$ |
|------|--------------|-----|------------------|-----|------------------|
| Tần số | $m_1$ | ... | $m_i$ | ... | $m_k$ |
Trong đó các tần số $m_1 > 0$, $m_k > 0$ và $n = m_1 + \ldots + m_k$ là cỡ mẫu. Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là $R = a_{k+1} - a_1$.
Lời giải
Kí hiệu. Gọi mẫu số liệu gốc có giá trị nhỏ nhất là $x_{\min}$ và giá trị lớn nhất là $x_{\max}$. Khi đó khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc là
$$R_{\text{gốc}} = x_{\max} - x_{\min}.$$
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm (Bảng 3.1) là $R = a_{k+1} - a_1$.
Bước 1. Đánh giá $x_{\min}$.
Vì tần số $m_1 > 0$ nên nhóm đầu tiên $[a_1; a_2)$ chứa ít nhất một giá trị của mẫu, tức là giá trị nhỏ nhất $x_{\min}$ nằm trong nhóm này. Do đó
$$a_1 \le x_{\min} < a_2 \;\Rightarrow\; x_{\min} \ge a_1.$$
Bước 2. Đánh giá $x_{\max}$.
Vì tần số $m_k > 0$ nên nhóm cuối cùng $[a_k; a_{k+1})$ chứa ít nhất một giá trị của mẫu, tức là giá trị lớn nhất $x_{\max}$ nằm trong nhóm này. Do đó
$$a_k \le x_{\max} < a_{k+1} \;\Rightarrow\; x_{\max} < a_{k+1}.$$
Bước 3. So sánh hai khoảng biến thiên.
Từ $x_{\max} < a_{k+1}$ và $x_{\min} \ge a_1$ (suy ra $-x_{\min} \le -a_1$), cộng vế theo vế ta được
$$x_{\max} - x_{\min} < a_{k+1} - a_1,$$
nghĩa là
$$R_{\text{gốc}} < R.$$
Vậy khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm luôn lớn hơn khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc (đpcm).
*Nhận xét:* Dấu bất đẳng thức là nghiêm ngặt vì đầu mút phải $a_{k+1}$ không thuộc nhóm cuối, nên chắc chắn $x_{\max} < a_{k+1}$; điều này giải thích vì sao khoảng biến thiên ghép nhóm chỉ là giá trị xấp xỉ (thường lớn hơn) cho độ phân tán của mẫu gốc.
Đáp số
Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.
