คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
เมื่อมาถึงตอนนี้ครูอาจให้นักเรียนช่วยกันอภิปรายสถานการณ์ต่อไปนี้ เพื่อให้เข้าใจความหมายของมัธยฐานมาก
ขึ้น
สถานการณ์ ในปี 1980 มีรายงานว่ามัธยฐานของอายุของประชากรในประเทศสหรัฐอเมริกาเท่ากับ 30 ปี แต่ในปี
2011 จะเพิ่มขึ้นเป็น 36 ปี ถ้าอุตสาหกรรมผลิตเครื่องอานวยความสะดวกต่างๆ ของประเทศสหรัฐอเมริกา เจาะ
กลุ่มลูกค้าที่มีอายุอยู่ในช่วง 18 30 ปี แล้วการที่มัธยฐานของอายุของประชากรเพิ่มขึ้นมีผลกระทบกับ
อุตสาหกรรมนี้หรือไม่อย่างไร
นอกจากนีครูอาจให้ตัวอย่างเหล่านี้เพิ่มเติม
้
ตัวอย่าง 1 สาหรับจานวนจริง a และ d ใดๆ จงหามัธยฐานของข้อมูล a, a d, a 2d, ..., a (N 1)d
วิธีทา สาหรับข้อมูลที่กาหนดให้มีอยู่ทั้งสิ้น N ตัว หาก d เป็นจานวนจริงบวก ข้อมูลชุดนี้จะเรียงจากน้อยไป
มาก หาก d 0 ข้อมูลชุดนี้จะเท่ากันหมด และหาก d เป็นจานวนจริงลบ ข้อมูลชุดนี้จะเรียกจากมากไปน้อย
N 1
ดังนั้นตาแหน่งของมัธยฐานของข้อมูลชุดนี้คือ
2
N 1
นั่นคือถ้า N เป็นจานวนคี่ มัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น a d
2
N N
a d a 1d
2 2 N 1
แต่ถ้า N เป็นจานวนคู่ มัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น a d
2 2
สังเกตว่าในกรณีที่ N เป็นจานวนคี่ มัธยฐานมีค่าเท่ากับข้อมูลตัวหนึ่งในชุดนี้ และมีค่าเท่ากับค่าเฉลี่ยเลขคณิต
ของข้อมูลชุดนี้เช่นกัน
ตัวอย่าง 2 สาหรับจานวนจริง a และจานวนจริงบวก r ใดๆ จงหามัธยฐานของข้อมูล a, ar, ar 2, ..., ar N 1
วิธีทา สาหรับข้อมูลที่กาหนดให้มีอยู่ทั้งสิ้น N ตัว หาก r (0,1) ข้อมูลชุดนี้จะเรียงจากมากไปน้อย หาก
r 1 ข้อมูลชุดนี้จะเท่ากันหมด และหาก r (1, ) ข้อมูลชุดนี้จะเรียกจากน้อยไปมาก ดังนั้นตาแหน่ง
N 1
ของมัธยฐานของข้อมูลชุดนี้คือ
2
N 1
นั่นคือถ้า N เป็นจานวนคี่ มัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น ar 2
N N
1 N
ar 2
ar 2
1 r
แต่ถ้า N เป็นจานวนคู่ มัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น ar 2
2 2
9
11.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ตัวอย่าง 3 ข้อมูลชุดหนึ่งเรียงลาดับจากน้อยไปมากได้เป็น 1, 2, 3, 3, a, b, 6, 6, 9, 12 ถ้าฐานนิยมและ
มัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น 3 และ 4 ตามลาดับแล้วจงหาค่า ab
วิธีทา จากข้อมูลและโจทย์ที่ว่าฐานนิยมของข้อมูลชุดนี้เป็น 3 ทาให้ได้ว่า a 3
และตาแหน่งของมัธยฐานคือ 10 1
5.5 ดังนั้นจากโจทย์ที่ว่ามัธยฐานของข้อมูลชุดนี้เป็น 4
2
a b 3 b
ทาให้ได้ว่า 4
2 2
นั่นคือ b 5 จะได้ว่า ab 15
10
12.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ในช่วงนี้ได้ให้สมบัติของมัธยฐานที่สาคัญ จะเห็นว่าสมบัติแรกคล้ายกับสมบัติของค่าเฉลี่ยเลขคณิตที่ว่า
N n
(x i a )2 มีค่าน้อยที่สุดเมื่อ a แต่ | xi a | มีค่าน้อยที่สุดเมื่อ a Me
i 1 i 1
โดยอาศัยอสมการสามเหลี่ยม ที่กล่าวว่า สาหรับจานวนจริง a และ b ใดๆ
จะได้ว่า | a b | | a | | b |
ทาให้การพิสูจน์สมบัติข้อ 1 ของมัธยฐานนั้นสามารถแสดงได้ดังนี้
พิสูจน์ ให้ Me เป็นมัธยฐานของข้อมูล x 1, x 2, x 3, ..., x N ที่เรียงจากน้อยไปมากและ a เป็นจานวนจริงใดๆ
กรณี N เป็นจานวนคีจะได้ว่า Me
่ xN 1
ดังนั้น
2
11
13.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
N
| xi a|
i 1
| x1 a| | x2 a | ... | x N 1
a | ... | x N 1
a| | xN a|
2
|a x1 | | xN a| |a x2 | | xN 1
a | ... | a xN 1
| | xN 3
a| | xN 1
a|
2 2 2
(x N x1 ) (x N 1
x2 ) ... (x N 3
xN 1) | xN 1
a|
2 2 2
(x N x1 ) (x N 1
x2 ) ... (x N 3
xN 1)
2 2
Me x1 Me x2 ... 0 ... xN 1
Me xN Me
N 1 N 1
พจน์ พจน์
2 2
| x1 Me | | x2 Me | ... | x N 1
Me | ... | x N 1
Me | | xN Me |
2
N
| xi Me |
i 1
xN xN
1
กรณี N เป็นจานวนคี่จะได้ว่า Me 2 2
ดังนั้น
2
N
| xi a|
i 1
| x1 a| | x2 a | ... | x N a| | xN a | ... | x N 1
a| | xN a|
1
2 2
|a x1 | | xN a| |a x2 | | xN 1
a | ... | a xN | | xN a|
1
2 2
(x N x1 ) (x N 1
x2 ) ... (x N xN )
1
2 2
Me x1 Me x2 ... Me xN xN Me ... xN 1
Me xN Me
1
2 2
N N
พจน์ พจน์
2 2
| x1 Me | | x2 Me | ... | x N Me | | xN Me | ... | x N 1
Me | | xN Me |
1
2 2
N
| xi Me |
i 1
12
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
หลังจากนักเรียนได้ทราบสูตรในการคานวณค่าเฉลี่ยเรขาคณิตแล้วครูควรให้นักเรียนได้อ่านหมายเหตุดังๆ พร้อม
กัน จากนั้นให้ครูยกตัวอย่างนี้ประกอบ
ตัวอย่าง 4 สาหรับจานวนจริง a และจานวนจริงบวก r ใดๆ จงหาค่าเฉลี่ยเรขาคณิตของข้อมูล
a, ar, ar 2, ..., ar N 1
1 2 3 ... (N 1) N 1
วิธีทา G .M . N
a(ar )(ar 2 )...(ar N 1 ) ar N
ar 2
หมายเหตุ 1. ข้อมูลที่กาหนดให้ในตัวอย่าง 4 เรียกว่าลาดับเรขาคณิต ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาโดยละเอียดในสื่อ
เรื่องลาดับและอนุกรม โดยอาจารย์ศันสนีย์และอาจารย์ไพโรจน์
2. ในกรณีที่ N เป็นจานวนคี่ ค่าเฉลี่ยเรขาคณิตของข้อมูลที่กาหนดให้ในตัวอย่าง 4 จะเท่ากับมัธยฐานของข้อมูล
ชุดนี้ ซึ่งสื่อถึงความเป็น “ค่ากลาง” ของข้อมูลจริงๆ
สาหรับสัญลักษณ์แทนค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกสาหรับข้อมูลระดับประชากรและตัวอย่างนั้นใช้ H .M . หรือ HM
หลังจากที่นักเรียนได้ทราบสูตรในการคานวณค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกแล้ว ครูควรย้าอีกครั้งว่าค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกมี
ความสัมพันธ์อย่างลึกซึ้งกับค่าเฉลี่ยเลขคณิต กล่าวคือ นาข้อมูลทั้งหมดมากลับเศษเป็นส่วน แล้วหาค่าเฉลี่ยเลข
คณิตของข้อมูลชุดใหม่ จากนั้นกลับนาค่าเฉลี่ยเลขคณิตของข้อมูลใหม่มากลับเศษเป็นส่วนอีกครั้งเพื่อให้ได้เป็น
ค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิก นอกจากนี้ครูควรหยุดให้นักเรียนช่วยกันอ่านหมายเหตุสาหรับค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกพร้อมๆ กัน
16
18.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
หลังจากนักเรียนเข้าใจตัวอย่างที่ยกในสื่อชุดนี้แล้วครูควรยกตัวอย่างนี้ประกอบ
1 1 1 1
ตัวอย่าง 5 สาหรับจานวนจริง a และ d ใดๆ ที่ทาให้ , , , ..., เป็น
a a d a 2d a (N 1)d
จานวนจริงบวกทั้งหมด จงหาค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกของข้อมูลชุดนี้
N 1
วิธีทา H .M .
a (a d) (a 2d ) ... (a (N 1)d ) N 1
a d
2
สังเกตว่าในกรณีที่ N เป็นจานวนคี่ ค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกของข้อมูลที่กาหนดให้ในตัวอย่างนี้จะเป็นข้อมูล
ตาแหน่งตรงกลางของข้อมูลชุดนี้พอดี ในขณะที่เมื่อ N เป็นจานวนคู่ ค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกของข้อมูลที่
กาหนดให้ในตัวอย่างนี้จะเป็นจานวนจริงที่เป็นค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกของข้อมูลสองข้อมูลที่อยู่ตาแหน่งตรง
กลางของข้อมูลชุดนี้ ซึ่งสื่อถึงความเป็น “ค่ากลาง” ของข้อมูลชุดนี้นั่นเอง
หมายเหตุ ข้อมูลในตัวอย่าง 5 เป็นลาดับฮาร์โมนิก ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษารายละเอียดของลาดับนี้ในสื่อเรื่อง
ลาดับและอนุกรม โดยอาจารย์ศันสนีย์และอาจารย์ไพโรจน์
17
19.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
เมื่อมาถึงตอนนี้ครูอาจชวนให้นักเรียนช่วยกันอภิปรายว่าสาหรับข้อมูลชุดใดๆ ที่เลือกมาชุดหนึ่ง หาก
สามารถหาได้ทั้งค่าเฉลี่ยเลขคณิต ค่าเฉลี่ยเรขาคณิต และค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิก แล้วค่าเฉลี่ยทั้งสามนี้จะ
เรียงลาดับกันได้หรือไม่ อย่างไร และจะเป็นจริงเช่นนี้กับข้อมูลทุกๆ ชุดหรือไม่ โดยครูอาจเริ่มจากข้อมูลชุด
ที่มีเพียงสองตัวคือจานวนจริงบวก a และ b ใดๆ ก่อน จะได้ว่า AM . G.M . H .M .
.
พิสูจน์ ให้ a และ b เป็นจานวนจริงบวกใดๆ เนื่องจาก 0 ( a b )2 a 2 ab b
ทาให้ได้ว่า a b
ab นั่นคือ AM .
. G.M . เมื่อ A.M . แทนค่าเฉลี่ยเลขคณิตของข้อมูล
2
จะเห็นได้ว่าหาก a b จะได้ว่า A.M . G .M .
2
1 1 1 2 1
ต่อมาเนื่องจาก 0
a b a ab b
2
ทาให้ได้ว่า ab นั่นคือ G.M . H .M .
1 1
a b
จะเห็นได้ว่าหาก a b จะได้ว่า G.M . H .M . ทาให้สรุปได้ว่า AM .
. G.M . H .M .
สาหรับการขยายแนวคิดสู่ข้อมูลที่ประกอบด้วย x 1, x 2, x 3, ..., x N นั้นสามารถทาได้ในทานองเดียวกัน ครู
อาจให้นักเรียนลองพิจารณาเมื่อ N มีค่าน้อยๆ ก่อน
นอกจากนี้ ยังมีค่ากลางอีกแบบหนึ่งที่นักเรียนจะได้ใช้ในสถิติและการวิเคราะห์ข้อมูลระดับมัธยมศึกษาตอน
ปลายกล่าวคือ สาหรับข้อมูลชุดหนึ่งที่ประกอบด้วย x 1, x 2, x 3, ..., x N จะได้ว่าค่ารากกาลังสองเฉลี่ย (root
mean square ใช้ตัวย่อเป็น R.M.S หรือ RMS ) ของข้อมูลชุดนี้คานวณได้โดย
N
xi2
R.M .S . i 1
ค่ากลางชนิดนี้นักเรียนจะได้ใช้ในการวัดการกระจายของข้อมูล ซึ่งอาจารย์กฤษณะ
N
อรรถาธิบายไว้โดยละเอียดในสื่อเรื่อง สถิติและการวิเคราะห์ข้อมูล ตอนดังกล่าว
ข้อสังเกต สาหรับจานวนจริงบวก a และ b จะได้ว่า a 2 2ab b 2 (a b)2 0
ดังนั้น a 2 b 2 2ab นั่นคือ 2(a 2 b 2 ) a 2 2ab b 2 (a b)2
a2 b2 a b
ทาให้ได้ว่า จึงสรุปได้ว่า สาหรับข้อมูลที่ประกอบด้วยจานวนจริงบวก a และ b
2 2
ใดๆ R.M .S . AM . G.M . H .M .
.
ซึ่งอสมการนี้ยังคงเป็นจริงสาหรับข้อมูลที่ประกอบด้วยจานวนจริงบวก x 1, x 2, x 3, ..., x N เช่นกัน
18
20.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
มาถึงตอนนีได้พูดถึงบทนิยามและวิธีการคานวณหากึ่งกลางพิสัยของข้อมูลซึ่งเป็นการหาค่ากลางของข้อมูลอย่าง
้
เร็วๆ แต่อาจเป็นค่ากลางที่มีความแม่นยาน้อย นอกจากนี้ยังได้นาค่ากลางต่างๆ ที่ได้กล่าวถึงตั้งแต่สื่อตอนที่แล้ว
จนถึงตอนนี้มารวบรวมเข้าไว้ด้วยกัน
ตัวอย่าง 6 สาหรับจานวนจริงบวก x ใดๆ กาหนดให้ข้อมูลชุดหนึ่งคือ 10, 3, x, 6, 6 ถ้าค่าเฉลี่ยเลขคณิต
ของข้อมูลชุดนี้เท่ากับกึ่งกลางพิสัยของข้อมูลชุดนี้แล้วจงหาค่า x
10 3 x 6 6 25 x
วิธีทา จากโจทย์จะได้ว่า
5 5
กาหนดให้ M แทนกึ่งกลางพิสยของข้อมูลชุดนี้
ั
x 10 25 x x 10
กรณี x 3 จะได้ว่า M ดังนั้น จะได้ว่า x 0
2 5 2
13 25 x 13
กรณี 3 x 10 จะได้ว่า M ดังนั้น จะได้ว่า x 7.5
2 5 2
x 3 25 x x 3
กรณี x 10 จะได้ว่า M ดังนั้น จะได้ว่า x 35 11.67
2 5 2 3
19
21.
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ยิ่งไปกว่านั้นในสื่อตอนนี้ได้พยายามขยายแนวคิดสู่การหาค่ากลางของข้อมูลที่แจกแจงความถี่แล้ว โดยตัวอย่างที่
ยกให้ในสื่อยังเป็นข้อมูลที่แจกแจงความถี่แล้ว แต่ไม่ได้อยู่ในรูปอันตรภาคชั้น ทาให้การหาค่ากลางต่างๆ ของ
ข้อมูลเหล่านี้ไม่ซับซ้อนและสามารถนาหลักในการหาค่ากลางสาหรับข้อมูลที่ยังไม่ได้แจกแจงความถี่มาใช้ได้
อย่างไรก็ดีในการหาตาแหน่งของมัธยฐานนั้น หากเป็นข้อมูลที่แจกแจงความถี่แล้ว จะถือว่าข้อมูลมีอยู่เป็นจานวน
N
มหาศาลทาให้ N และ N 1 มีค่าใกล้เคียงกันมาก ทาให้ตาแหน่งของมัธยฐานในกรณีนี้จะใช้สูตร แทน
2
N 1
แต่ครูไม่ควรยึดสิ่งเหล่านี้เป็นสรณะในการตัดสินว่านักเรียนหามัธยฐานผิดหรือถูก เนื่องจากในที่สุดแล้ว
2
N N 1
มัธยฐานที่ได้จะเป็นค่าประมาณ และการได้ค่ามัธยฐานจากข้อมูลตาแหน่งที่ หรือ นั้นไม่ทาให้
2 2
ความหมายของมัธยฐานในแง่ของการเป็นตาแหน่งที่แบ่งข้อมูลออกเป็นสองส่วน ส่วนละประมาณ 50%
เปลี่ยนแปลงไป
20
คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
แบบฝึกหัดระคน
1. ข้อมูลชุดหนึ่งเมื่อเรียงจากน้อยไปมากแล้วอยู่ในรูป 15, 15, a, b, 20 ถ้ามัธยฐานของข้อมูลชุดนี้คือ 16
และค่าเฉลี่ยเลขคณิตเป็น 17 แล้วจงหา ab
2. นักเรียนกลุ่มหนึ่งมีสี่คน โดยมีสองคนที่น้าหนักเท่ากัน และน้าหนักน้อยกว่านักเรียนอีกสองคนที่เหลือ
ถ้าน้าหนักของนักเรียนทั้งสี่คนนี้มีฐานนิยม มัธยฐาน และกึ่งกลางพิสัย เป็น 45, 47.5 และ 48.5 กิโลกรัม
ตามลาดับแล้ว จงหาค่าเฉลี่ยเลขคณิตของน้าหนักของนักเรียนทั้งสี่คนนี้
20
3. ข้อมูลชุดหนึ่งประกอบด้วย x 1, x 2, x 3, ..., x 20 โดยมีสมบัติว่า (x i a )2 มีค่าน้อยที่สุดเมื่อ
n 1
20
a 8 และ | xi b | มีค่าน้อยที่สุดเมื่อ b 5 ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง
n 1
ก. ข้อมูลชุดนี้มีค่าเฉลี่ยเลขคณิตน้อยกว่ามัธยฐาน ข. ผลรวมของข้อมูลชุดนี้ทั้งหมดเท่ากับ 100
4. ค่าแรงงานต่อวัน (เป็นบาท) ของคนงานกลุ่มหนึ่งจานวน 8 คนเมื่อเรียงจากน้อยมากแล้วได้เป็น
150, 152, 158, 162, 170, 177, x, 180
จงหาค่า x ที่ทาให้ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของค่าแรงงานต่อวันของคนงานกลุ่มนี้เท่ากับมัธยฐานของค่าแรงงาน
ต่อวันของคนงานกลุ่มนี้
5. กาหนดให้ข้อมูล x 1, x 2, x 3, ..., x 10 ที่เรียงจากน้อยไปมากแล้วอยู่ในรูป
a, 5, 5, 6, 7, 9, 10, 10, 10, 15 ถ้ากึ่งกลางพิสัยของข้อมูลชุดนี้คือ 9 และ
10 10
กาหนดให้ b และ c เป็นจานวนจริงที่ทาให้ (x i b)2 มีค่าน้อยที่สุดและ | xi c | มีค่าน้อยที่สุด
n 1 n 1
ตามลาดับแล้ว จงหา abc
6. กล่องห้าใบมีน้าหนักเป็น 15.5, 14.8, 14.5, 15.2, a กิโลกรัม โดยค่าเฉลี่ยเลขคณิตของน้าหนักกล่อง
ทั้งห้าใบนี้เป็น 15 จงหามัธยฐานและกึ่งกลางพิสัยของน้าหนักกล่องทั้งห้าใบนี้
7. ข้อมูลชุดหนึ่งประกอบด้วย x 1, x 2, x 3, x 4 , x 5 เมื่อเรียงจากน้อยไปมากได้เป็น 1.5, 4, a, 6, 13.5 และ
5
| xi 6| 15 จงหามัธยฐานของข้อมูลชุดนี้
i 1
8. ข้อมูลชุดหนึ่งประกอบด้วย x 1, x 2, x 3, ..., x 13 โดยที่ x n |5 n| ทุก n {1, 2, 3, ..., 13} จง
13
หาจานวนจริง a ที่ทาให้ | xi a | มีค่าน้อยที่สุด
n 1
9. แผนภาพต้น-ใบของข้อมูลแสดงน้าหนัก (กิโลกรัม) ของนักเรียนกลุ่มหนึ่งเป็นดังนี้
4 2 1 0
5 0 8 3 2 2
6 0 3 1 4
30