Matematica
Che cos'è un istogramma e che differenza c'è con un diagramma a barre?
Risposta veloce
Un istogramma rappresenta dati numerici raggruppati in classi con rettangoli adiacenti su una scala numerica. Se le classi hanno ampiezze diverse, l'area di ogni rettangolo è la frequenza.
In una frase
Un istogramma è un grafico per numeri raggruppati in classi, disegnato con rettangoli attaccati l'uno all'altro lungo una retta numerica.
Spiegazione
Immagina di misurare l'altezza di 30 alunni. Quasi tutte le altezze sono diverse (148,2 cm; 151,7 cm; 153,0 cm…), quindi un rettangolo per ogni altezza esatta non servirebbe a niente. Si raggruppano invece le altezze in classi, per esempio da 140 a 150 cm, da 150 a 160 cm e da 160 a 170 cm. Si conta quanti alunni cadono in ogni classe (la frequenza assoluta) e si disegna un rettangolo per classe. Quel grafico è un istogramma.
righello
orologio
quaderno
Un istogramma assomiglia a un diagramma a barre, ma ci sono differenze importanti:
- L'asse orizzontale è una scala numerica, non un elenco di categorie. I rettangoli non si possono spostare.
- I rettangoli sono adiacenti. Le classi si susseguono senza buchi: 150 cm è la fine di una classe e l'inizio della successiva. Per chiarire dove va un valore come 150, le classi si scrivono come intervalli: [140; 150) e [150; 160). La parentesi quadra include l'estremo, quella tonda lo esclude.
- Serve per dati numerici, di solito continui (altezze, tempi, masse), non per categorie come il frutto preferito.
Se tutte le classi hanno la stessa ampiezza, l'altezza di ogni rettangolo è semplicemente la frequenza. I dati si possono raccogliere con una tabella dei conteggi e i rettangoli si disegnano subito.
Se le classi hanno ampiezze diverse, l'altezza da sola inganna. Supponiamo che 20 persone abbiano impiegato da 0 a 10 minuti per fare un puzzle e altre 20 da 10 a 30 minuti. Le frequenze sono uguali, ma la seconda classe è larga il doppio: un rettangolo della stessa altezza sembrerebbe grande il doppio. La soluzione è la densità di frequenza:
densità di frequenza = frequenza : ampiezza della classe
L'altezza del rettangolo è la densità, e così la sua area (altezza × base) è la frequenza. Qui le densità sono 20 : 10 = 2 e 20 : 20 = 1, e tutti e due i rettangoli hanno area 20.
Un istogramma mostra a colpo d'occhio la forma dei dati: dove si concentrano, quanto sono dispersi, se la distribuzione è simmetrica o ha una lunga coda da una parte (asimmetrica) e se ci sono buchi o valori strani. È la prima cosa da guardare prima di calcolare media, mediana o moda.
Esempi
Tempo dedicato ai compiti da 62 alunni in un pomeriggio:
| Tempo t (minuti) | Frequenza | Ampiezza | Densità di frequenza |
|---|---|---|---|
| [0; 10) | 8 | 10 | 8 : 10 = 0,8 |
| [10; 20) | 14 | 10 | 14 : 10 = 1,4 |
| [20; 40) | 24 | 20 | 24 : 20 = 1,2 |
| [40; 60) | 10 | 20 | 10 : 20 = 0,5 |
| [60; 90) | 6 | 30 | 6 : 30 = 0,2 |
Nota che la classe [20; 40) ha più alunni (24), ma il rettangolo più alto è quello di [10; 20) (densità 1,4), perché [20; 40) è larga il doppio.
Esempio svolto: stima quanti alunni hanno lavorato tra 30 e 50 minuti. Prendi metà del rettangolo [20; 40) (1,2 × 10 = 12) e metà del rettangolo [40; 60) (0,5 × 10 = 5). Sono circa 17 alunni. È una stima, perché supponiamo che i valori siano distribuiti in modo uniforme dentro ogni classe.
Errori comuni
- Lasciare spazi tra i rettangoli. Così diventa un diagramma a barre. Come rimediare: in un istogramma i rettangoli si toccano.
- Usare la frequenza come altezza quando le ampiezze sono diverse. Come rimediare: calcola prima la densità e scrivi «densità di frequenza» sull'asse verticale.
- Sbagliare l'ampiezza. [20; 40) ha ampiezza 20, non 40 né 19. Come rimediare: ampiezza = estremo superiore − estremo inferiore.
- Leggere la frequenza sull'altezza. Come rimediare: con ampiezze diverse, frequenza = densità × ampiezza, cioè l'area del rettangolo.
Passo dopo passo
Passo dopo passo
- Raggruppa i datiScegli classi che non si sovrappongono e scrivile come [10; 20).
- Trova l'ampiezza di ogni classeEstremo superiore meno estremo inferiore.
- Calcola la densità di frequenzaFrequenza : ampiezza. (Se tutte le ampiezze sono uguali, puoi usare direttamente la frequenza.)
- Disegna gli assiIn basso una scala numerica continua; sull'asse verticale la densità di frequenza.
- Disegna i rettangoli adiacentiOgni rettangolo va dall'estremo inferiore a quello superiore, con altezza uguale alla densità. Controlla che ogni area sia uguale alla frequenza.
Per leggere un istogramma si fanno gli stessi passi al contrario: leggi l'ampiezza sull'asse orizzontale, la densità su quello verticale e moltiplica per trovare la frequenza.
Esercizi
Istogrammi
Prova ogni esercizio, poi controlla la risposta.
- Qual è l'ampiezza della classe [0; 5)?
Mostra la soluzione
5 − 0 = 5 - Qual è l'ampiezza della classe [20; 50)?
Mostra la soluzione
50 − 20 = 30 - Una classe ha frequenza 12 e ampiezza 4. Qual è la densità?
Mostra la soluzione
12 : 4 = 3 - Una classe ha frequenza 45 e ampiezza 15. Qual è la densità?
Mostra la soluzione
45 : 15 = 3 - Una classe ha frequenza 9 e ampiezza 10. Qual è la densità?
Mostra la soluzione
9 : 10 = 0,9 - Un rettangolo ha densità 1,6 e ampiezza 5. Qual è la frequenza?
Mostra la soluzione
1,6 × 5 = 8 - Un rettangolo ha densità 0,4 e ampiezza 25. Qual è la frequenza?
Mostra la soluzione
0,4 × 25 = 10 - Un rettangolo va da 30 a 50 sull'asse orizzontale ed è alto 2,5. Qual è la frequenza?
Mostra la soluzione
Ampiezza 20, quindi 2,5 × 20 = 50 - Per quale serve un istogramma: (a) il frutto preferito della classe, (b) i tempi sui 100 m?
Mostra la soluzione
(b): i tempi sono dati numerici continui. - Le classi di uguale ampiezza [0; 10), [10; 20) e [20; 30) hanno frequenze 4, 9 e 7. Qual è la classe modale?
Mostra la soluzione
Il rettangolo più alto: [10; 20) - Un istogramma ha densità 1,5 in [0; 10), 2 in [10; 20) e 0,8 in [20; 40). Qual è la frequenza totale?
Mostra la soluzione
15 + 20 + 16 = 51 - Nell'istogramma dell'esercizio 11, stima quanti valori ci sono tra 30 e 40.
Mostra la soluzione
Metà del rettangolo [20; 40): 0,8 × 10 = 8 - Nell'istogramma dell'esercizio 11, stima quanti valori sono minori di 15.
Mostra la soluzione
15 + 2 × 5 = 25 - La classe [10; 20) ha frequenza 14 e la classe [20; 40) frequenza 24. Quale rettangolo è più alto?
Mostra la soluzione
Le densità sono 1,4 e 1,2: il rettangolo di [10; 20) è più alto. - Perché con ampiezze diverse si usa la densità di frequenza?
Mostra la soluzione
Perché l'area di ogni rettangolo indichi la frequenza. Altrimenti le classi larghe sembrano troppo grandi.
Problemi
Istogrammi nella vita reale
Prova ogni esercizio, poi controlla la risposta.
- In un'indagine, 18 alunni impiegano tra 20 e 30 minuti per arrivare a scuola. Quale densità di frequenza si disegna per quella classe?
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18 : 10 = 1,8 - In un istogramma delle masse dei pacchi, il rettangolo da 2 kg a 2,5 kg ha densità 40 (pacchi per kg). Quanti pacchi sono?
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40 × 0,5 = 20 pacchi - Altezza di alcune piantine: da 0 a 5 cm, 10 piantine; da 5 a 10 cm, 16 piantine; da 10 a 20 cm, 12 piantine. Trova le tre densità di frequenza.
Mostra la soluzione
10 : 5, 16 : 5 e 12 : 10: 2; 3,2 e 1,2 - Un istogramma della durata dei viaggi in autobus ha rettangoli da 0 a 10 min (densità 3), da 10 a 15 min (densità 4) e da 15 a 30 min (densità 2). Quanti viaggi sono durati 10 minuti o più?
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4 × 5 + 2 × 15 = 20 + 30 = 50 viaggi - Con lo stesso istogramma, stima quanti viaggi sono durati meno di 20 minuti.
Mostra la soluzione
3 × 10 + 4 × 5 + 2 × 5 = 30 + 20 + 10 = 60 viaggi
Domande frequenti
Cosa sono gli istogrammi?
Sono grafici a rettangoli adiacenti che rappresentano dati numerici raggruppati in classi. Mostrano come si distribuiscono i dati: dove si concentrano e quanto sono dispersi.
Che differenza c'è tra istogrammi e diagrammi a barre?
Il diagramma a barre confronta categorie separate, con spazi tra le barre, che possono stare in qualsiasi ordine. L'istogramma rappresenta classi su una scala numerica, quindi i rettangoli sono attaccati e in ordine. Con classi di ampiezza diversa la frequenza è data dall'area, non dall'altezza.
Perché alla scuola primaria si chiamano istogrammi anche i grafici a barre?
Alla primaria si usa spesso la parola «istogramma» per qualunque grafico a colonne, anche con barre separate per categorie (come i gusti di gelato preferiti). In statistica, alla scuola media e alle superiori, il termine indica più precisamente i rettangoli adiacenti per classi di dati numerici.
Che differenza c'è tra istogrammi e areogrammi?
L'areogramma (per esempio il diagramma a torta) mostra le parti di un tutto con settori di un cerchio o di un quadrato: serve per le percentuali. L'istogramma mostra come si distribuiscono dei valori numerici lungo una scala.
Cos'è un istogramma in geografia?
In geografia si chiamano spesso istogrammi i grafici a colonne, come le colonne delle piogge mensili in un climatogramma. Sono utili per confrontare valori mese per mese, ma in senso statistico sono diagrammi a barre.
Come si fa un istogramma su Excel?
In Excel 2016 o versioni successive seleziona i dati e, nella scheda Inserisci, scegli il pulsante dei grafici statistici e poi Istogramma. Excel usa classi di uguale ampiezza e mostra le frequenze, quindi con classi diverse la densità va calcolata a mano.
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Gli istogrammi
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Il poligono delle frequenze
Il poligono delle frequenze è un grafico a linee per dati raggruppati in classi. Si segna la frequenza di ogni classe sopra il suo valore centrale e si uniscono i punti con segmenti.
Frequenza relativa
La frequenza relativa è la frequenza assoluta divisa per il numero totale di dati. Se 6 alunni su 20 vanno a scuola a piedi, la frequenza relativa è 6/20 = 0,3, cioè il 30%.