10. 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
17. 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