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Scientific Graphing

Illustrates how scientific data is presented visually.

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과학과 그래프

이 그림의은 토네이도는 무서운 파괴력을 갖는 회오리바람이다. 이 바람의 시속은 500킬로미터에 달하기도하고 순식간에 마을과 주변을 쓸어버릴 수 있다. 토네이도는 이처럼 위험하기 때문에 주의 깊게 감시하고, 측정하며 통계를 내고 있다. 그 결과 토네이도에 관한 많은 자료들이 축적되어 있다. 이 자료들을 나타내는 한 방법이 그래프를 사용하는 것이다. 

과학에서 그래프 사용

그래프는 과학의 매우 유용한 도구로 이는 자료들(data)을 시각화하는데 도움을 준다. 그래프를 사용하면 도표에 있는 모든 숫자들의 의미를 쉽게 알 수 있다. 널리 이용되는 그래프로는 막대그래프, 원그래프, 선그래프가 있다. 각 유형의 그래프는 서로 다른 종류의 자료를 나타내는데 적절하다.   

막대그래프

아래 표의 자료는 미국에서 가장 토네이도가 많이 발생하는 10개 도시들에서 연간 발생하는 토네이도수의 평균이다. 이들 자료는 1950–2007 사이의 값이다.

  <토네이도가 많이 발생하는 미국 10대 도시에서의 년 평균 토네이도의 수 (1950–2007)>

서열 도시 평균 토네이도의 수(1000 평방마일당)
1 Clearwater, FL 7.4
2 Oklahoma City, OK 2.2
3 Tampa-St. Petersburg, FL 2.1
4 Houston, TX 2.1
5 Tulsa, OK 2.1
6 New Orleans, LA 2.0
7 Melbourne, FL 1.9
8 Indianapolis, IN 1.7
9 Fort Worth, TX 1.7
10 Lubbock, TX 1.6

막대그래프는 여러 도시의 년평균 토네이도수와 같이 한 종류의 값을 비교하는데 아주 유용하다. 아래의 막대그래프는 위 표의 자료를 보여준다.

Q: 이 막대그래프의 두 축은 무엇을 나타내는가?

A: x-축은 도시를 y-축은 토네이도의 수를 나타낸다.

Q: 이 두 축을 서로 바꿀 수 있나?  그렇다면 막대그래프가 어떻게 달라질까?

A: 바꿀 수 있다  그러면 x-축이 평균 토네이도의 수가 되고  y-축이 도시를 나타내게 된다. 그래프의 막대들은 수직에서 수평으로 바뀐다.

 

원그래프

아래 표는 1986년에서 1995년까지 미국에서 발생한 토네이도를 그 세기급수(F 급수)별로 정리한 것이다. 이 표의 토네이도의 세기는 F 등급으로 구분되어 있는데 F0는 가장 약한 토네이도이고 F5는 가장 강력한 토네이도이다.

미국에서의 토네이도 세기의 퍼센트 (1986–1995)
토네이도 세기 급수(F-급수) 미국 전체 토네이도의 퍼센트
F0 55.0%
F1 31.6%
F2 + F3 2.6%
F4 0.7%
F5 0.1%

원그래프는 전체 토네이도 수의 세기급수(F1 - F5)별 퍼센트(분수)와 같이 전체 자료의 구성 퍼센트를 나타내는데 사용된다. 따라서 원그래프는 위와 같은 자료를 나타내는데 적절하며 아래의 원그래프는 이 자료로 만든 것이다. 

Q: 만일 토네이도 세기의 자료를 퍼센트가 아니라 수로 표시하면 어떻게 될까? 원 그래프가 이런 자료를 나타내기 위해 사용 가능한가?

A: 아니다. 원 그래프는 전체의 부분 또는 퍼센트를 나타내는데 주로 사용한다. 그러나 숫자는 퍼센트를 산출하는데 사용될 수 있고 이 퍼센트를 원그래프에 나타낼 수 있다. 분수와 퍼센트에 대해 복습을 하려면 다음 사이트를 이용하라.

: http://www.mathsisfun.com/decimal-fraction-percentage.html.

 

선그래프

아래 표의 자료를 살펴보라. 이 표는 2009년부터 2011년 사이에 미국에서 발생한 토네이도 수의 월별 자료이다.

미국의 월별 평균 토네이도의 수(2009–2011)
 월                     평균 토네이도의 수              
January 17
February 33
March 74
April 371
May 279
June 251
July 122
August 57
September 39
October 65
November 39
December 34

선그래프는 연 중 월별 토네이도 수와 같이 시간에 따라 변하는 경향을 보여주는 자료를 나타내는데 적합한 그래프이다. 따라서 이 선그래프는 위의 자료를 제시하기에 적절한 유형의 그래프이며, 아래는 이 자료로 작성한 선그래프를 보여준다. 

Q: 위의 선 그래프를 보고 월별 토네이도의 발생경향을 설명하라.

A: 토네이도 수가 1월에는 작으나 4월에 최고조에 달한다. 그 후 연 중 나머지 달에는 서서히 감소한다.

 

요약

  • 그래프는 자료를 시각적으로 보여주기 때문에 과학에서 매우 유용한 도구이다. 일반적으로 널리 쓰이는 유형의 그래프는 막대그래프, 원그래프,  선그래프이다. 각 유형의 그래프는 서로 다른 종류의 자료를 나타내는데 적절하다.
  • 막대그래프는 여러 도시에서의 연평균 토네이도의 수와 같은 한 종류의 값들을 비교하는데 적절하다. 
  • 원그래프는 미국에서의 토네이도 세기급수별 퍼센트와 같은 자료를 나타내는데 적절하다. 
  • 선그래프는 연중 월별 토네이도 수의 변화와 같이 시간에 따라 변하는 자료를 나타내는데 특히 적절하다.

 

연습

선 그래프를 작성할 때에는, 각 축에 x 와 y 값을 표시해야 한다. 그리고 이들 점들을 연결하면 선을 작성할 수 있다. 댜음 사이트에서 "개구리와 파리(frog-and-fly)" 게임을 하라.  점을 찍는 실습을 하는 동안 몇 마리의 파리를 잡을 수 있는지 보라.

http://hotmath.com/hotmath_help/games/ctf/ctf_hotmath.swf

 

복습

  1. 그래프로 자료를 보여주는 것이 표로 보여주는 것보다 어떤 장점이 있는가?
  2. 원 그래프가 보여주는 것을 설명하라.
  3. 아래 표의 자료를 살펴보라. 이 자료들을 표시하기 위해 어떤 그래프를 사용하는 것이 좋겠는가? 왜 그 그래프를 사용하는 것이 좋은가?
미국 도시의 년간 평균 토네이도 수(1961-1990)
평균 토네이도의 수
California 4
Idaho 2
Kentucky 10
Michigan 18
Montana 5
North Carolina 14
North Dakota 20
Tennessee 12
  1. 그래프 용지를 사용하여 위 자료의 그래프를 작성하라. 3번에서 추천한 유형의 그래프를 사용하라.  

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