AP Statistics

tần số tương đối có điều kiện

conditional relative frequency

Còn gọi: conditional relative frequency

Tần số tương đối có điều kiện là tỉ lệ phần trăm nhóm con trong bảng hai chiều, tính riêng theo từng hàng hoặc cột.

Khi dữ liệu có hai biến phân loại được sắp vào bảng hai chiều, ta thường muốn biết cấu trúc bên trong từng hàng hay từng cột chứ không chỉ tổng số quan sát. Vì vậy, tần số tương đối có điều kiện ra đời để trả lời câu hỏi đó: đây là tỉ lệ số quan sát rơi vào một ô, tính trên tổng số quan sát của riêng hàng hoặc cột chứa ô đó. Nếu nijn_{ij} là số quan sát ở hàng ii, cột jj, và nin_{i\cdot} là tổng của hàng ii, thì tần số tương đối có điều kiện của cột jj trong hàng ii được viết là nij/nin_{ij}/n_{i\cdot}; người ta cũng có thể chia theo tổng cột njn_{\cdot j}, tùy vào biến nào được chọn làm điều kiện.

Điểm mấu chốt là mỗi tập tần số tương đối có điều kiện tính theo cùng một hàng hoặc cùng một cột phải cộng lại đúng bằng 1, vì chúng chia toàn bộ nhóm con đó thành các phần không chồng lấn. Do đó, khi so sánh hai hàng với nhau, ta thực chất đang so sánh hai cách phân chia tỉ lệ, mỗi cách tổng bằng 1 nhưng cấu trúc bên trong có thể khác nhau. Nếu các tỉ lệ này gần như giống hệt nhau giữa các hàng, đó là dấu hiệu cho thấy hai biến phân loại không liên hệ chặt với nhau; ngược lại, sự khác biệt rõ rệt cho thấy biến hàng có ảnh hưởng đến biến cột.

Về mặt trực quan, tần số tương đối có điều kiện thường được vẽ bằng bar chart phân đoạn, trong đó mỗi cột dọc có tổng chiều cao bằng 1 và chia thành các đoạn tương ứng với proportion của từng nhóm con. Nhờ đó, cách trình bày này giúp so sánh nhanh tỉ trọng giữa các cột mà không bị ảnh hưởng bởi sample size khác nhau giữa các nhóm. Trong đề thi, dạng câu hỏi phổ biến là yêu cầu tính hoặc so sánh tần số tương đối có điều kiện giữa các hàng để kết luận về mối liên hệ giữa hai biến phân loại.

Ký hiệunij/nin_{ij}/n_{i\cdot} hoặc nij/njn_{ij}/n_{\cdot j}

Trực giác: Giống như hỏi trong lớp có bao nhiêu phần trăm bạn nam thích đọc sách, thay vì hỏi trên toàn trường có bao nhiêu phần trăm học sinh thích đọc sách.

Công thức

fijfi\htmlClass{fp-2}{\frac{\htmlClass{fp-0}{f_{ij}}}{\htmlClass{fp-1}{f_{i\cdot}}}}

Dùng khi cần tính phần trăm của một biến trong bảng hai chiều (two-way table) với điều kiện đã cố định giá trị của biến kia, ví dụ tính phần trăm học sinh xem TV trong nhóm chỉ gồm học sinh lớp 11.

Trong đó

fijf_{ij}tần số của ô nằm ở hàng ii, cột jj trong bảng hai chiềufif_{i\cdot}tổng tần số của toàn bộ hàng ii (tổng biên hàng)

Khái niệm này sinh ra từ đâu

Tần số tương đối có điều kiện không gắn với một nhà khoa học hay một mốc năm cụ thể nào mà nguồn tra cứu ghi lại được; nó hình thành như một công cụ của thống kê mô tả, dùng để so sánh phân bố của một biến phân loại (categorical variable) bên trong từng nhóm riêng của một biến phân loại khác.

Khi số liệu được xếp vào bảng hai chiều (two-way table), con số thô trong mỗi ô hầu như không nói lên điều gì, bởi các nhóm thường có cỡ rất khác nhau: một nhóm đông người đương nhiên cho nhiều lượt đếm hơn. Để so sánh cho công bằng, người ta chia mỗi ô cho tổng của riêng dòng hoặc riêng cột chứa nó, tức là quy mọi nhóm về cùng một thang phần trăm. Nhờ đó câu hỏi "hai biến có liên hệ với nhau không" trở nên trả lời được bằng mắt, nhất là khi dựng biểu đồ cột chồng (segmented bar chart). Ngày nay các phân bố tần số tương đối có điều kiện vẫn là công cụ quen thuộc trong thống kê và học máy để dò tìm mối liên hệ giữa các thuộc tính.

Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "frequency" đi vào tiếng Anh từ tiếng Latin frequentia, nghĩa gốc là "sự xảy ra thường xuyên" hoặc "một đám đông", vốn bắt nguồn từ động từ frequento — "lui tới thường xuyên". Vì vậy phần "tần số" chỉ đơn giản là số lần một giá trị xuất hiện. Hai chữ còn lại giải thích cách xử lý con số đếm ấy: "tương đối" nghĩa là đã chia cho một tổng nên kết quả là tỉ lệ chứ không phải số đếm, còn "có điều kiện" cho biết tổng dùng để chia không phải tổng của cả bảng mà chỉ là tổng của một dòng hoặc một cột — tức là ta đã đặt điều kiện rằng cá thể thuộc đúng nhóm đó rồi mới tính tỉ lệ.

Thử nghiệm tương tác

Bấm ô 18 rồi đổi mẫu số — cùng một ô cho 40%, 30% và 9%

Bấm ô 18 rồi đổi mẫu số — cùng một ô cho 40%, 30% và 9%

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.

Tạo tài khoản miễn phí

Hay hiểu sai

Chia cho tổng toàn bảng thì không còn là tần số có điều kiện nữa.

Đảo chiều điều kiện là đổi luôn câu hỏi, không phải đổi cách viết.

So sánh số đếm thô giữa hai nhóm có cỡ khác nhau là so sánh vô nghĩa.

Hai tỉ lệ chênh nhau một chút không đủ để khẳng định hai biến có liên hệ.

Trả lời bằng một con số trần trụi sẽ bị trừ điểm ngữ cảnh.

Mẹo phòng thi

Viết hẳn phân số kèm tên nhóm ra giấy trước khi bấm máy tính.

Muốn xét liên hệ giữa hai biến, phải so sánh cả một bộ tỉ lệ chứ không chỉ một cặp.

Kiểm tra nhanh bằng cách cộng các tỉ lệ trong cùng một nhóm điều kiện.

Tần suất trong đề AP StatisticsThường xuyên

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2
Một giáo viên khảo sát 100 học sinh của khối 11 và khối 12 về hoạt động các em thường chọn sau giờ tan trường. Kết quả được ghi vào bảng hai chiều (two-way table) dưới đây: | | Đọc sách | Xem TV | Đi chơi với bạn | Tổng | |---|---|---|---|---|Lớp 1112201850Lớp 129152650Tổng213544100
  1. aLập bảng tần số tương đối có điều kiện của hoạt động ứng với từng khối lớp.
  2. bTrong số những học sinh chọn xem TV, bao nhiêu phần trăm là học sinh lớp 11, bao nhiêu phần trăm là học sinh lớp 12?
  3. cDựa vào kết quả câu (a), hãy cho biết hoạt động được chọn có liên hệ (association) với khối lớp hay không. Giải thích.
1Bước 1: Xác định điều kiện được đặt ở đâu. Câu (a) hỏi phân bố của hoạt động với điều kiện đã biết khối lớp, nên mẫu số phải là tổng của từng hàng chứ không phải 100. Công thức dùng là fij/fif_{ij}/f_{i\cdot}, trong đó fijf_{ij} là số học sinh ở ô giao giữa hàng ii và cột jj, còn fif_{i\cdot} là tổng cả hàng ii. Ở đây mỗi hàng đều có fi=50f_{i\cdot}=50.
2Bước 2: Tính cho hàng lớp 11: 12/50=0,2412/50=0{,}24; 20/50=0,4020/50=0{,}40; 18/50=0,3618/50=0{,}36. Vậy 24% đọc sách, 40% xem TV và 36% đi chơi với bạn. Tổng ba số này bằng 0,24+0,40+0,36=10{,}24+0{,}40+0{,}36=1, đúng như mọi bảng tần số tương đối có điều kiện phải thỏa mãn — đây cũng là cách kiểm tra nhanh xem mình có chia nhầm mẫu số hay không.
3Bước 3: Tính cho hàng lớp 12: 9/50=0,189/50=0{,}18; 15/50=0,3015/50=0{,}30; 26/50=0,5226/50=0{,}52. Vậy 18% đọc sách, 30% xem TV và 52% đi chơi với bạn, và tổng cũng bằng 11. Hai hàng kết quả này hợp lại chính là bảng cần lập ở câu (a).
4Bước 4: Sang câu (b), điều kiện đã đổi chiều: bây giờ ta biết học sinh chọn xem TV và hỏi em đó thuộc khối nào, nên mẫu số là tổng cột "Xem TV", tức 3535. Ta có 20/350,57120/35\approx 0{,}57115/350,42915/35\approx 0{,}429, nghĩa là khoảng 57,1% người xem TV là học sinh lớp 11 và 42,9% là học sinh lớp 12. Hãy để ý 40% ở câu (a) và 57,1% ở câu (b) đều liên quan đến ô có 20 học sinh nhưng trả lời hai câu hỏi hoàn toàn khác nhau.
5Bước 5: Để trả lời câu (c), ta so sánh hai hàng của bảng ở Bước 2 và Bước 3. Tỉ lệ đi chơi với bạn tăng từ 36% ở lớp 11 lên 52% ở lớp 12, còn tỉ lệ đọc sách giảm từ 24% xuống 18%; có thể đối chiếu thêm với phân bố biên (marginal distribution) của hoạt động là 21%, 35% và 44%. Vì hai phân bố có điều kiện khác nhau rõ rệt, ta kết luận có liên hệ giữa hai biến. Khi viết câu trả lời, nhớ nêu con số cụ thể chứ đừng chỉ nói "hai hàng khác nhau".

Trong nhóm học sinh lớp 11, tỉ lệ chọn đọc sách, xem TV và đi chơi với bạn lần lượt là 24%, 40% và 36%; trong nhóm lớp 12 là 18%, 30% và 52%. Xét riêng 35 học sinh chọn xem TV thì khoảng 57,1% thuộc lớp 11 và 42,9% thuộc lớp 12. Vì phân bố hoạt động của học sinh lớp 12 nghiêng hẳn về việc đi chơi với bạn (52% so với 36%) còn lớp 11 nghiêng về xem TV (40% so với 30%), dữ liệu cho thấy hoạt động được chọn có liên hệ với khối lớp của học sinh.

2Ví dụ 2/2
Một nhà nghiên cứu cho 250 tình nguyện viên xem một trong ba loại hình ảnh rồi đo mức độ tập trung của họ khi làm bài kiểm tra ngay sau đó. Số liệu thu được như sau: | | Tập trung thấp | Tập trung trung bình | Tập trung cao | Tổng | |---|---|---|---|---|Ảnh thú con8244880Ảnh thú trưởng thành18363690Ảnh món ăn ngon24322480Tổng5092108250
  1. aTính tần số tương đối có điều kiện của mức tập trung cho nhóm xem ảnh thú con và nhóm xem ảnh món ăn ngon.
  2. bTrong số các tình nguyện viên đạt mức tập trung cao, tỉ lệ từng loại ảnh là bao nhiêu?
  3. cNếu vẽ biểu đồ cột chồng (segmented bar chart) cho ba nhóm ảnh, biểu đồ đó gợi ý điều gì về mối liên hệ giữa loại ảnh và mức tập trung?
1Bước 1: Với câu (a), điều kiện là loại ảnh đã xem nên ta chia từng ô cho tổng hàng tương ứng. Nhóm ảnh thú con có fi=80f_{i\cdot}=80, cho 8/80=0,108/80=0{,}10, 24/80=0,3024/80=0{,}3048/80=0,6048/80=0{,}60. Như vậy 10% tập trung thấp, 30% trung bình và 60% cao, cộng lại vừa đúng 100%100\%.
2Bước 2: Làm tương tự với nhóm ảnh món ăn ngon, cũng có tổng hàng bằng 80: 24/80=0,3024/80=0{,}30, 32/80=0,4032/80=0{,}4024/80=0,3024/80=0{,}30. Nhóm này chỉ có 30% đạt mức tập trung cao, thấp hơn hẳn con số 60% của nhóm xem ảnh thú con. Nếu tính thêm nhóm ảnh thú trưởng thành thì được 18/90=0,2018/90=0{,}20, 36/90=0,4036/90=0{,}4036/90=0,4036/90=0{,}40, tức mức cao là 40%, nằm giữa hai nhóm kia.
3Bước 3: Câu (b) đảo ngược điều kiện: ta chỉ xét 108 người có mức tập trung cao và hỏi họ đã xem ảnh gì, nên mẫu số là tổng cột, tức 108108. Ta có 48/1080,44448/108\approx 0{,}444, 36/1080,33336/108\approx 0{,}33324/1080,22224/108\approx 0{,}222, cộng lại xấp xỉ 100%100\%. Vậy trong nhóm tập trung cao có khoảng 44,4% từng xem ảnh thú con, 33,3% xem ảnh thú trưởng thành và 22,2% xem ảnh món ăn ngon.
4Bước 4: Hai con số 60% và 44,4% cùng xuất phát từ ô có 48 người nhưng mang nghĩa khác nhau, và đề thi rất hay gài chỗ này. Số 60% trả lời "trong những người xem ảnh thú con, bao nhiêu phần trăm tập trung cao", còn 44,4% trả lời "trong những người tập trung cao, bao nhiêu phần trăm đã xem ảnh thú con". Khi viết bài, hãy nói rõ mình đang đặt điều kiện lên biến nào.
5Bước 5: Với câu (c), mỗi cột của biểu đồ đại diện cho một loại ảnh và được chia thành ba đoạn có chiều dài bằng các tần số tương đối có điều kiện vừa tính. Đoạn "tập trung cao" chiếm 60% cột thứ nhất, 40% cột thứ hai và chỉ 30% cột thứ ba, nên ba cột trông khác hẳn nhau dù cột nào cũng cao bằng 100%100\%. Nếu hai biến không liên hệ thì ba cột sẽ được chia theo tỉ lệ gần như giống nhau, vì vậy sự chênh lệch thấy được ở đây là bằng chứng cho mối liên hệ.

Nhóm xem ảnh thú con có 10% tập trung thấp, 30% trung bình và 60% cao; nhóm xem ảnh món ăn ngon có 30% thấp, 40% trung bình và 30% cao. Xét riêng 108 người đạt mức tập trung cao thì khoảng 44,4% đã xem ảnh thú con, 33,3% xem ảnh thú trưởng thành và 22,2% xem ảnh món ăn ngon. Vì tỉ lệ tập trung cao giảm dần từ 60% xuống 40% rồi 30% khi đổi loại ảnh, ba cột của biểu đồ cột chồng được chia theo tỉ lệ rất khác nhau, cho thấy mức độ tập trung có liên hệ với loại hình ảnh mà tình nguyện viên đã xem.

Bạn nắm chắc chưa?

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.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.

Hay nhầm với

Khác nhau ở đâuTần số tương đối đồng thời lấy một ô chia cho tổng toàn bảng. Tần số tương đối có điều kiện lấy ô đó chia cho tổng của riêng hàng hoặc cột chứa nó.
Hay nhầm khiĐề hỏi "trong số học sinh nam, bao nhiêu phần trăm chọn môn A" là có điều kiện, nhưng nhiều thí sinh lại chia cho tổng cả bảng thành đồng thời.
Khác nhau ở đâuTần số tương đối biên mô tả phân phối của một biến duy nhất, bỏ qua biến kia. Tần số tương đối có điều kiện mô tả một biến trong phạm vi một mức cố định của biến còn lại.
Hay nhầm khiKhi đề yêu cầu chứng tỏ hai biến có mối liên hệ, dùng tần số tương đối biên sẽ không trả lời được vì nó không so sánh giữa các nhóm.

Cùng chủ đề

Nguồn tham khảo

  1. [1]Barron_AP_Stat_2026. tr. 157, 159–160.

Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .