AP Statistics
dotplot
Còn gọi: dot plot · biểu đồ điểm

Biểu đồ chấm là dạng đồ thị thống kê trong đó mỗi giá trị dữ liệu được biểu diễn bằng một chấm đặt phía trên vị trí tương ứng trên trục số nằm ngang.
Biểu đồ chấm (dotplot) là một trong những công cụ đơn giản nhất để trực quan hóa phân phối của một biến định lượng. Mỗi quan sát trong tập dữ liệu được đánh dấu bằng một chấm ngay trên trục số, tại vị trí bằng giá trị của quan sát đó. Khi nhiều quan sát cùng nhận một giá trị, các chấm được xếp chồng theo chiều thẳng đứng, tạo thành cột. Nhờ đó, chiều cao của mỗi cột phản ánh tần số của giá trị tương ứng.
Đặc điểm nổi bật của biểu đồ chấm là khả năng giữ nguyên từng giá trị riêng lẻ — điều mà biểu đồ tần số (histogram) hay hộp số (boxplot) không làm được. Do đó, người đọc có thể nhận ra ngay các đặc trưng tinh tế của phân phối: hình dạng tổng thể (đối xứng, lệch trái, lệch phải), vị trí trung tâm ước lượng, mức độ trải rộng, cũng như các cụm giá trị tập trung, khoảng trống và giá trị ngoại lai (outlier). Đây là những yếu tố mà khi mô tả phân phối trong bài thi, thí sinh bắt buộc phải đề cập.
Biểu đồ chấm đặc biệt hữu ích khi so sánh hai hay nhiều nhóm: các biểu đồ được vẽ trên cùng trục số để dễ đối chiếu hình dạng và trung tâm. Tuy nhiên, khi tập dữ liệu rất lớn, việc xếp hàng trăm chấm sẽ làm đồ thị rối và khó đọc; lúc đó biểu đồ tần số hoặc biểu đồ hộp số là lựa chọn thực tế hơn. Ngược lại, với cỡ mẫu nhỏ đến trung bình, biểu đồ chấm cho thấy cấu trúc phân phối rõ ràng hơn hẳn biểu đồ hộp số — vì biểu đồ hộp số chỉ tóm tắt năm con số, bỏ qua hoàn toàn thông tin về đối xứng cục bộ, khoảng trống và cụm dữ liệu bên trong mỗi tứ phân vị.
Trực giác: Hình dung mỗi học sinh trong lớp đặt một viên bi lên thước kẻ tại đúng điểm số của mình — nhìn vào hàng bi, ta thấy ngay ai điểm thấp, ai điểm cao, và điểm nào được nhiều người nhất.
1884 (dạng vẽ tay) và 1984 (phiên bản của Cleveland)William S. ClevelandLeland Wilkinson
Trước thời máy tính, người ta vẽ đồ thị bằng tay, và cách nhanh nhất để cho thấy một tập số liệu nhỏ phân bố ra sao là chấm từng giá trị lên một trục — lối vẽ này đã có từ năm 1884. Gần một thế kỷ sau, khi đồ họa thống kê được nghiên cứu bài bản, William S. Cleveland đề xuất dùng chấm thay cho các thanh của biểu đồ cột (bar chart) để biểu diễn giá trị định lượng gắn với biến phân loại (categorical variable), vì thanh tô đậm chiếm nhiều mực mà không thêm thông tin. Đến năm 1999, Leland Wilkinson công bố bài "Dot plots" trên tạp chí The American Statistician, chỉnh lại quy tắc xếp chấm sao cho hình thu được đọc được như một biểu đồ tần số (histogram).
Mỗi chấm là một quan sát, không phải một đơn vị giá trị.
Khi thấy cột chấm cao ở vị trí 2 trên trục số, nhiều học sinh đọc thành "giá trị 2 xuất hiện với độ lớn 5", trong khi ý nghĩa đúng là có 5 lần mô phỏng (hoặc 5 cá thể) cùng nhận giá trị 2. Vì vậy tổng số chấm trên toàn biểu đồ phải bằng cỡ mẫu hoặc số lần lặp: đề nói mô phỏng gồm 50 lần thì phương án nào có 100 chấm là loại ngay. Đếm chấm trước khi phân tích hình dạng là thói quen giúp bạn loại được một, đôi khi hai phương án mà không cần tính gì.
Tâm của biểu đồ mô phỏng nằm ở số đếm, không nằm ở tỉ lệ.
Với tỉ lệ 0,015 và cỡ mẫu 100, mỗi lần thử cho ra số chuyến bay bị hủy, nên tâm phải ở chứ không phải ở 0,015. Nếu bạn tìm cụm chấm quanh 0,015 thì sẽ chọn nhầm biểu đồ có trục số chạy từ 0 đến 0,05. Trước khi so tâm, hãy tự hỏi đại lượng ghi trên trục ngang là số đếm hay tỉ lệ, rồi mới quy đổi cho khớp.
Biến đếm chỉ nhận giá trị nguyên, nên chấm không thể rơi vào khoảng giữa hai số.
Số gậy trong một hố golf, số chuyến bay bị hủy hay số học sinh đi trễ đều là số nguyên, do đó biểu đồ đúng chỉ có chấm tại và tuyệt đối không có chấm ở 1,5 hay 2,7. Ngược lại, biểu đồ chấm của 100 trung bình mẫu lại là giá trị thập phân, nên hình dạng liên tục và mượt hơn hẳn. Phân biệt hai trường hợp này thường là mấu chốt để loại phương án trong câu "which dotplot best represents".
Giá trị p mô phỏng là tỉ lệ chấm ở phía đuôi, tính cả chấm ngay tại giá trị quan sát.
Nếu quan sát được 8% học sinh đi trễ, bạn đếm mọi chấm từ 8% trở lên rồi chia cho tổng số lần mô phỏng; bỏ sót các chấm đúng bằng 8% sẽ làm giá trị p (p-value) nhỏ đi và có thể lật ngược kết luận. Khi tỉ lệ này bằng 0,29, tức lớn hơn mọi mức ý nghĩa hợp lý, kết luận đúng là "không có bằng chứng thuyết phục" rằng hơn 6% học sinh đi trễ. Tuy nhiên, đó không phải lời khẳng định tỉ lệ đúng bằng 6%: dữ liệu chỉ chưa đủ mạnh để bác bỏ, chứ không chứng minh được giả thuyết không (null hypothesis).
Biểu đồ chấm của các trung bình mẫu không giống biểu đồ chấm của dữ liệu gốc.
Phân bố mẫu (sampling distribution) của có cùng tâm với tổng thể nhưng hẹp hơn nhiều, vì độ lệch chuẩn (standard deviation) của nó là , tức chia thêm cho căn bậc hai của cỡ mẫu. Nhờ định lý giới hạn trung tâm (central limit theorem), hình dạng của nó gần đối xứng và gần chuông ngay cả khi tổng thể lệch phải mạnh. Do đó, khi đề hỏi mô tả biểu đồ chấm dựng từ 100 trung bình mẫu, đừng chọn phương án lặp lại hình dạng lệch của tổng thể ban đầu.
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .
Vì sao mang đúng cái tên này? Tên gọi mô tả đúng thứ nằm trên giấy: mỗi quan sát được ghi lại bằng một dấu chấm tròn tô đặc, và các chấm có cùng giá trị thì chồng lên nhau. Do đó chiều cao của cột chấm chính là tần số, còn vị trí của chúng dọc theo trục cho biết giá trị. Cách gọi này giữ nguyên khi Cleveland mở rộng ý tưởng sang dữ liệu có nhãn, nên trong tài liệu tiếng Anh vẫn gặp cả hai tên "dot plot" và "dot chart" cho những hình khá khác nhau.
Thả từng chấm lên trục số — nhìn cột chấm cao lên và các số tóm tắt đổi theo
Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.
Với câu chọn biểu đồ đúng, hãy sàng lọc theo ba tiêu chí trước khi so hình dạng.
Đếm số chấm để khớp số lần mô phỏng, đọc kỹ đơn vị trên trục ngang xem là số đếm hay tỉ lệ, rồi kiểm tra tâm bằng phép tính nhanh hoặc . Phần lớn phương án nhiễu sai ngay ở một trong ba chỗ này, nên bạn thường không cần nhìn đến độ phân tán. Cách làm này vừa nhanh vừa an toàn hơn là nhìn "cảm giác" xem hình nào giống thật.
Khi so sánh hai biểu đồ chấm, phải kiểm tra hai trục số có cùng thang đo hay không.
Đề thường vẽ hai biểu đồ chồng nhau và hỏi đại lượng nào lớn hơn, trong đó các phương án trộn lẫn trung bình, trung vị, khoảng biến thiên và độ lệch chuẩn. Trung tâm dịch sang phải nghĩa là trung bình và trung vị lớn hơn, còn chấm trải rộng hơn mới nói về độ phân tán, hai chuyện đó hoàn toàn độc lập. Nếu có giá trị ngoại lai (outlier) ở một bên, hãy nhớ nó kéo trung bình mạnh nhưng gần như không đụng tới trung vị.
Khi tính giá trị p từ biểu đồ mô phỏng, viết rõ phân số đếm chấm ra giấy.
Chấm điểm tự luận yêu cầu thấy được cả tử số, mẫu số và phép so sánh với mức ý nghĩa, chẳng hạn . Sau đó viết câu kết luận có nêu ngữ cảnh và cụm "không có bằng chứng thuyết phục", kèm tên tham số đang xét là tỉ lệ học sinh đi trễ của toàn trường. Kết luận cụt lủn kiểu "chấp nhận giả thuyết không" gần như chắc chắn bị trừ điểm dù phần đếm chấm của bạn hoàn toàn đúng.
(a) Phân bố phần trăm độ ẩm của ngô lệch phải, còn phân bố của đậu tương gần đối xứng. Ngô có tâm cao hơn (trung vị 12,5% so với 11%) và biến động mạnh hơn hẳn (khoảng biến thiên 10 điểm phần trăm so với 4; IQR 3 so với 1,5). Ngoài ra biểu đồ chấm của ngô có một lô tách rời ở mức 20% độ ẩm, trong khi biểu đồ của đậu tương không có quan sát nào tách khỏi cụm. (b) Vì nên lô ngô 20% là giá trị ngoại lai theo quy tắc 1,5 × IQR; chính đuôi phải và điểm này làm trung bình phần trăm độ ẩm của ngô () lớn hơn trung vị ().
(a) Biểu đồ chấm của 100 trung bình mẫu sẽ gần đối xứng và xấp xỉ chuẩn, có tâm tại khoảng 8 phút và độ lệch chuẩn khoảng 0,5 phút, nên phần lớn các chấm nằm giữa 6,5 và 9,5 phút. (b) Phương án (B) là mô tả tốt nhất, vì nó có tâm ở 8 phút, gần đối xứng và trải đúng khoảng ba lần 0,5 phút về mỗi phía của tâm.