☰ خطة العام · تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (بالعربية)

النماذج والمحاكاة

الأسبوع 10 · الوحدة ١١ «المحاكاة»: النماذج والنمذجة، المحاكاة بجدول البيانات، الأرقام العشوائية ومونت كارلو، قوائم الانتظار · 3 دروس
2

المحاكاة بجدول البيانات وبالصدفة

ICT Secondary 1 Term 1, Chapter 11: pp. 153–166
الهدفأبني محاكاة في جدول بيانات بمعدل ثابت، وأستخدم تجارب عشوائية لتقدير احتمال.
كلمات جديدة
المرجع النسبي / المطلق · عنوان خلية يتحرك عند النسخ / عنوان يبقى ثابتًاالفائدة المركبة (⁦compound interest⁩) · فائدة تُضاف إلى الأساس فتكبر فائدة العام التاليالمحاكاة (⁦simulation⁩) · تشغيل نموذج مرات كثيرة لنرى ما يحدثطريقة مونت كارلو (⁦Monte Carlo⁩) · تقدير كمية من تجارب عشوائية كثيرة
الشرح

جدول البيانات مكان جيد للمحاكاة: كل صف سنة أو تجربة. خذ مدخرات ألف جنيه بمعدل فائدة سنوي من اختراعنا قدره ١٠٪. نكتب المعدل مرة واحدة في خلية ثابتة. وحين تُنسخ الصيغة إلى أسفل ينتقل المرجع النسبي مثل ⁦B4⁩ إلى ⁦B5⁩ و⁦B6⁩ وهكذا، أما المرجع المطلق مثل ⁦$B$1⁩ فيبقى على خلية المعدل. فتكون فائدة كل صف بداية السنة مضروبة في المعدل. وفي الفائدة المركبة تُضاف فائدة كل سنة إلى الأساس فتكبر فائدة السنة التالية: بعد t من السنوات يكون المبلغ ⁦P × (1 + r)ᵗ⁩، وهو لألف جنيه و١٠٪ و٣ سنوات ⁦1,000 × 1.1 × 1.1 × 1.1⁩ = ١٣٣١ جنيهًا. والمحاكاة التي فيها صدفة تستخدم أعدادًا عشوائية. ولحجر النرد ست فرص متساوية. وعند رمي حجري نرد فإن احتمال أن يكون المجموع ٧ هو ٦ من ٣٦، لأن ٦ أزواج من ٣٦ تعطي ٧: ١ + ٦ و٢ + ٥ و٣ + ٤ وعكوسها. وهذا ١/٦. وتقدّر طريقة مونت كارلو احتمالًا كهذا بتكرار التجربة مرات كثيرة والعدّ. ومع تجارب قليلة قد يبتعد التقدير كثيرًا؛ ومع تجارب كثيرة يقترب.

C٤fx=B٤*$B$١
ABCD
1المعدل0.1
2
3السنةالبداية (جنيه)الفائدة (جنيه)النهاية (جنيه)
4110001001100
5211001101210
6312101211331
أمثلة محلولة
السنةالبدايةالفائدة = البداية × ٠.١النهاية
110001001100
211001101210
312101211331
يعرض الجدول المحاكاة. السنة ١: الفائدة ١٠٠٠ × ٠٫١ = ١٠٠ والنهاية ١١٠٠. السنة ٢ تبدأ من ١١٠٠: الفائدة ١١٠ والنهاية ١٢١٠. السنة ٣: الفائدة ١٢١ والنهاية ١٣٣١. وتستخدم الصيغة في الصورة ⁦$B$1⁩ للمعدل، فلا ينتقل المعدل عند نسخها إلى أسفل.
التجربة١٢٣٤٥٦٧٨٩١٠١١١٢
المجموع73127886721077
سُجّلت اثنتا عشرة تجربة لرمي حجري نرد في الجدول (الأزواج معطاة هنا وليست عشوائية الآن). كان المجموع ٧ في ٥ تجارب من ١٢، أي ٠٫٤٢، بعيدًا عن ١/٦ = ٠٫١٧. التجارب القليلة ليست تقديرًا مأمونًا. ومع ٦٠٠ تجربة تكون النسبة عادة قريبة من ١/٦.
0510159111081210123456عدد المرات في ٦٠ رمية
رُمي حجر نرد ٦٠ مرة؛ وعدد مرات كل وجه في الرسم: ٩ و١١ و١٠ و٨ و١٢ و١٠. النرد العادل يعطي ١٠ لكل وجه، والأعداد قريبة من ١٠ لكن ليست مطابقة تمامًا لأن الصدفة تتفاوت.
نشاط الفصل

أكمل الجدول إلى السنة ٥ يدويًا (١٠٠٠ جنيه، ١٠٪، تُضاف الفائدة كل سنة). ثم قل ماذا يتغير إذا كان المعدل ٢٠٪. ولماذا يحتفظ جدول البيانات بالمعدل في خلية ثابتة واحدة؟

تدرّب
1
خمسمئة جنيه بفائدة مركبة ١٠٪ في السنة: كم تصبح بعد سنتين؟
2
في الصيغة ⁦=B4*$B$1⁩، أي مرجع يتحرك عند نسخ الصيغة إلى أسفل؟
3
كم زوجًا من الأزواج الـ ٣٦ لحجري نرد يعطي المجموع ٤؟
4
محاكاة لحجري نرد أعطت المجموع ٧ في ٤ تجارب من ٣٠. هل هذا تقدير موثوق للاحتمال؟