Thực hành bằng vật nhỏ trong hộp
SGK giới thiệu hoạt động ước tính số cá bằng đánh dấu và bắt lại. Trong lớp, ta dùng hạt hoặc thẻ cùng kích thước để mô phỏng: đánh dấu một số vật, trộn đều rồi lấy một mẫu. Không cần biết tổng số trước khi ước tính.
Tỉ lệ trong mẫu gợi ý tỉ lệ trong cả hộp
Gọi $N$ là tổng số vật, $M$ là số đã đánh dấu. Sau khi trả các vật đánh dấu vào hộp và trộn đều, lấy ngẫu nhiên $n$ vật, thấy $k$ vật có dấu.
Nếu mẫu phản ánh gần đúng tỉ lệ của cả hộp thì $k/n\approx M/N$, từ đó
$$N\approx\frac{Mn}{k}\quad(k>0).$$
Mô hình cần số vật ổn định, dấu không mất và không làm thay đổi khả năng được lấy; các vật phải được trộn đều. Đây là một ước tính, không phải đẳng thức chắc chắn.
Một lượt lấy mẫu
Đánh dấu $M=40$ vật rồi trả vào hộp. Lấy $n=50$ vật, trong đó có $k=10$ vật có dấu. Ta ước tính $N\approx40\cdot50/10=200$ vật. Tỉ lệ có dấu trong mẫu là $1/5$, nên tổng số được ước tính bằng năm lần số đã đánh dấu.
Lặp lại và so sánh
Trả mẫu vào hộp, trộn đều rồi lấy lại. Giữ nguyên số vật đã đánh dấu.
| Lượt | $M$ | $n$ | $k$ | Ước tính $Mn/k$ |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 40 | 50 | 10 | 200 |
| 2 | 40 | 50 | 8 | 250 |
| 3 | 40 | 50 | 12 | khoảng 167 |
Các kết quả dao động vì mẫu ngẫu nhiên khác nhau. Sau vài lượt, mở số lượng thật để đối chiếu và nhận xét. Mẫu lớn thường giúp tỉ lệ ổn định hơn, nhưng không bảo đảm từng lượt đều gần số thật hơn. Nếu $k=0$, không dùng công thức chia cho $k$; cần lấy mẫu lại phù hợp.
Ước tính số lượng bằng lấy mẫu
Một hộp có $30$ vật đã đánh dấu. Lấy ngẫu nhiên một mẫu $40$ vật sau khi trộn đều, thấy $6$ vật mang dấu. Kết luận nào đúng?
Đúng: đã dùng đúng hai số lượng đánh dấu và nêu giới hạn của ước tính.
Một kết quả nguyên vẫn chỉ là ước tính từ mẫu ngẫu nhiên.
Công thức cần dùng cả cỡ mẫu và số vật mang dấu trong mẫu.
Số mang dấu trong mẫu là một phần của số đã đánh dấu trong cả hộp.
Lời giải
Gọi $N$ là tổng số vật. Từ tỉ lệ $6/40\approx30/N$, suy ra
$$N\approx\frac{30\cdot40}{6}=200.$$
Đây là ước tính dựa trên giả thiết các vật được trộn đều và có khả năng được lấy như nhau. Tỉ lệ trong một mẫu có thể khác tỉ lệ thật của cả hộp nên không thể khẳng định số lượng chính xác.
Kết luận từ hoạt động
Tỉ lệ là cơ sở của mô hình. Ghi cả dữ liệu lấy mẫu và giả thiết, thực hiện vài lượt rồi so sánh; một kết quả tính ra số nguyên vẫn có thể chỉ là gần đúng.
Đang học