تعريف المتغير المستقل وكيف نميزه عن المتغير التابع
ما هو المتغير
لتحديد الاختلافات الرئيسية بين المتغيرات التابعة والمستقلة بشكل دقيق، وتمييز المتغير المستقل عن التابع، يجب أولا فهم المتغيرات بشكل عام. فالمتغير هو حرف أو رقم أو كمية يمكن أن يأخذ قيما مختلفة مع مرور الوقت. يتم تصنيف المتغيرات إلى نوعين رئيسيين، وهما: المتغيرات التابعة والمستقلة، وذلك استنادا إلى قدرتها على التغيير دون الاعتماد على متغير آخر.
تعريف المتغير المستقل
المتغيراتالمستقلة هي المتغيرات التي لا تعتمد على متغير آخر، وهي عبارة عن مدخلات محددة، وتتفاوت قيمتها بناءً على الباحث أو الفرد الذي يعمل معها.
يُعرف أيضًا باسم متغير التنبؤ، وهو المتغير الذي يحدد قيمة المتغير التابع. وغالبًا ما يتم استخدامه لاختبار معدل تغير المتغير التابع لأنه يتغير في ظل حالة غير متغيرة.
على سبيل المثال، عند نقل السيارة من النقطة أ إلى النقطة ب بسرعة متغيرة، يتغير المتغير في هذه الحالة هو المسافة المقطوعة، والمتغير المستقل هو السرعة، في حين أن المتغير التابع هو الزمن الذي يتغير بناء على التغير في سرعة السيارة.
تعريف المتغير التابع
المتغيرات التابعة هي تلك المتغيرات التي تتأثر بتغيير متغير آخر، وتعتمد قيمتها عليه، وهو غالبًا المتغير المستقل، ولا تتغير قيمة المتغير التابع إلا بتغيير المتغير المستقل.
يتم عادة تحديد اتجاه التغيير بواسطة دالة تمثل العلاقة بين المتغير المستقل والمتغير التابع. في العلوم الرياضية، يتم تمثيل هذه العلاقة بوظيفة للمتغير المستقل (على سبيل المثال، y = f(x) = 3x + 2، حيث y هو المتغير التابع، x هو المتغير المستقل، و f(x) هي وظيفة المتغير المستقل كعامل).
يُعرف المتعير التابع أيضًا باسم المتغير المتوقع، ويقيس المتغير التابع تأثير المتغير المستقل على وحدة الاختبار.
كيف نميز المتغير المستقل عن المتغير التابع
جميعنا تعرضنا في حياتنا لأمثلة على المتغيرات المستقلة والتابعة والمتغيرات الدخيلة، ولكن يمكن التمييز بين المتغيرات المستقلة والتابعة من خلال معرفة الاختلافات الرئيسية بينهما فقط، وهي كالتالي؛
- في التعريفات
المتغير التابع هو المتغير الذي يعتمد على متغير آخر، بينما المتغير المستقل هو المتغير الذي لا يعتمد على متغير آخر بل يعتمد على الباحث الذي يختبره، أي يعتمد المتغير التابع على المتغير المستقل، بينما يعتمد المتغير المستقل على المعالجة الخارجية.
مثلاً، عند قياس تأثير سرعة السيارة على الوقت المطلوب للوصول إلى مكان محدد، يعتمد الوقت المطلوب (المتغير التابع) على السرعة (المتغير المستقل)، ومن ناحية أخرى، تعتمد السرعة على سائق السيارة.
- في المسميات
عادة ما يشار إلى المتغيرات التابعة بالمتغير المتوقع، في حين يطلق على المتغيرات المستقلة اسم المتنبئات، والمتغيرات المستقلة هي تلك التي تحدد كيفية تغير المتغيرات التابعة، وبالمقابل، المتغيرات التابعة هي تلك التي يتم توقعها بواسطة المتغيرات المستقلة.
على سبيل المثال، عند التنبؤ بعدد الأكواب الماء المطلوبة لملء أسطوانة ما، يكون المتغير المتوقع هو عدد الأكواب، بينما المتنبئ هو حجم كوب الماء، لذا إذا كان حجم الكوب كبيرا، فسيحتاج الملء إلى عدد أقل من الأكواب، وإذا كان صغيرا، فسيحتاج الملء إلى المزيد من الأكواب لملء الحلة.
- الاستخدامات
يتم استخدام المتغير التابع مباشرة في إعلان نتائج التجربة، في حين يتم استخدام المتغير المستقل لتحديد قيم المتغير التابع، ويؤثر المتغير المستقل بشكل غير مباشر فقط على نتيجة التجربة.
على سبيل المثال، عند تحليل سبب زيادة معدل فشل الطلاب، يتم دراسة أمور مثل عدد الساعات التي يقضيها الطالب في القراءة يوميا، فالمتغير المستقل هو عدد الساعات التي يقضيها الطالب في القراءة، والمتغير التابع هو درجة الطالب.
- في المزايا
لا يمكن للباحث أو أي عامل خارجي آخر التلاعب بالمتغيرات التابعة، وبالتالي فهي ليست مسؤولة عن أي شكل من أشكال التحيز، بينما يمكن الحصول على المتغيرات المستقلة بسهولة ولا تتطلب إجراءات وملاحظات رياضية معقدة مثل المتغيرات التابعة، هذا لأنه يمكن للباحث معالجته بسهولة أو جمعه من المستجيبين من خلال بعض تقنيات جمع البيانات.
في بعض الحالات، تكون المتغيرات المستقلة عوامل طبيعية لا يمكن للباحث معالجتها، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة أيضا، مما يؤدي إلى وقت أقل للحصول على المتغيرات المستقلة.
- في السلبيات
يتم الحصول على المتغيرات المعقدة التابعة للبحث الطولي أو حل المعادلات الرياضية المعقدة، وهذه العملية مكلفة للغاية وتستغرق وقتا طويلا للباحث. وتتعرض المتغيرات المستقلة لتحيز الباحث والمستجيبين، وبالتالي تؤثر على نتائج البحث. ولا يمكن تجنب ذلك تماما، إلا إذا كانت المتغيرات المستقلة تحدث بشكل طبيعي ولا يتم التلاعب بها من قبل الباحث.
على سبيل المثال، عند دراسة تأثير أشعة الشمس على التصبغ، يتحكم الباحثون في التعرض لأشعة الشمس على كل عينة من التجربة.
- الرسوم البيانية
عادةً ما يتم عرضالمتغيرات التابعة عموديًا على المحور الرأسي في الرسم البياني، بينما يتم عرض المتغيرات المستقلة أفقيًا، ويُشار إلى المحور الأفقي في الرسم البياني باسم المحور y بدلاً من المحور x، في حين يتم تسمية المحور الرأسي بالمحور x.
يتم رسم الرسوم البيانية عن طريق تتبع كل قيمة للمتغير المستقل عموديا وكل قيمة للمتغير التابع أفقيا إلى النقطة التي يتقاطع فيها كلاهما.
- الاعتماد
يتحدد المتغير التابع بناءً على المتغيرات المستقلة، بينما يتأثر المتغير المستقل بالعوامل الخارجية مثل الباحثين أو المستجيبين أو الظروف الطبيعية، وتحدد هذه العوامل قيم المتغيرات.
يمكن أيضًا القول إن المتغيرات التابعة تعتمد بشكل غير مباشر على العوامل الخارجية بسبب اعتمادها على المتغيرات المستقلة، على سبيل المثال ، إذا تم التلاعب بقيم المتغير المستقل من قبل الباحث بسبب التحيز الشخصي، فسيؤثر ذلك أيضًا على قيم المتغير التابع، قد يؤدي هذا أيضًا إلى استنتاجات غير صحيحة لأن صحة البيانات أصبحت موضع شك من قبل الباحث.
أوجه التشابه بين المتغيرات التابعة والمستقلة
المتغيرات التابعة والمستقلة هي متغيرات ولها خصائص متشابهة، ويمكن استخدامها في مجالات مختلفة من البحث والرياضيات والإحصاء، وبعض الأوجه التي تشابه بين المتغيرات التابعة والمستقلة هي:
- اختلاف القيمة
تختلف قيمة كل من المتغيرات التابعة والمستقلة مع مرور الوقت؛ حيث لا يوجد لديهم قيمة ثابتة. ويتضح هذا من حقيقة أنهما نوعان من المتغيرات، والتباين هو أحد الخصائص العامة للمتغير. ومع ذلك، قد تكون العلاقة بين هذه الاختلافات مباشرة أو غير مباشرة.
- وقت التغيير
يتم استخدام هذين المتغيرين معًا، وسيؤدي التغيير في المتغير المستقل إلى تغيير في المتغير التابع، وبمعنى آخر، فإنهما متشابهان فيما يتعلق بالتغيير في نفس الوقت، ومع ذلك، قد تحدث هذه التغييرات في اتجاهات مختلفة بعضها البعض.
- الاستخدامات
نظرا لاستخدام المتغيرات التابعة والمستقلة معا، فإنه من الواضح أنه يمكن استخدامها مشتركا لحل مشكلة البحث، على سبيل المثال، عند التحقق من مقدار القوة اللازمة لدفع الشاحنة، يتم استخدام المتغير التابع (المسافة التي تتحركها الشاحنة بعد الدفع) والمتغير المستقل (القوة اللازمة لدفع الشاحنة) في هذا الاختبار.
استخدامات المتغيرات المستقلة والتابعة
كما أشرنا سابقًا، المتغيرات التابعة والمستقلة لها استخدامات متشابهة بسبب هويتهم المشتركة كمتغير، ويمكن استخدام بعضها على النحو التالي:
- الرياضيات / الإحصاء
تعد المتغيرات التابعة والمستقلة ذات صلة بجميع مجالات الرياضيات والإحصاء، وتستخدم لحل المشكلات المعقدة. وعند التعامل مع مشكلة معينة، يقسم الباحثون المشكلة إلى مصطلحات رياضية بحيث يمكن حلها بسهولة باستخدام التقنيات الرياضية.
يمكن للمعادلات التفاضلية العادية، التي تستخدم لاشتقاق معادلات معدل تغير السعر في السوق والتنبؤ بالتغيرات المستقبلية، أن تظهر ذلك بوضوح، وذلك بحالة المعادلات التفاضلية العادية.
يمكن رؤية شيء مشابه في الإحصاءات، حيث يقوم المحللون برسم المتغيرات التابعة مقابل المتغيرات المستقلة واستخدام النتائج لتحليل الاتجاهات واتخاذ القرارات.
- علم النفس
عند دراسة علماء النفس السلوكي للسلوك البشري، يتم تحديد سمات معينة في الفرد، ثم يتم التحقق من سبب عرض هذه السمة، ويتم ذلك أحيانًا باستخدام نهج القوة الغاشمة، حيث يقوم العالم النفسي بتحديد أسباب معينة، ثم يقوم بإزالتها، ومن ثم يدرس ما إذا كان هناك تغيير في الأنماط السلوكية.
مثلا، هناك توافق على أن سلوك الفرد يعتمد على نوع البيئة (المتغير المستقل) التي نشأ فيها، وهذا هو السبب في أن نسبة أكبر من المدمنين على المخدرات القوية ينتمون إلى الأحياء الفقيرة.
- مادة الاحياء
عند دراسة تأثير ضوء الشمس على تصبغ النباتات، يتم اعتبار ضوء الشمس كمتغير مستقل وتصبغ النباتات كمتغير تابع. وفي هذه الحالة، يكون موضوع البحث هو النباتات.
عادةً ما تتعرض عينات مختلفة من نفس النبات لمستويات مختلفة من ضوء الشمس خلال فترة زمنية محددة، حيث يتم تسجيل مستويات التصبغ وكمية التعرض لأشعة الشمس ومدة الدراسة، وذلك بشرط أن تكون جميع العوامل الأخرى التي قد تؤثر على تصبغ النبات مثل الماء ووقت الملاحظة متساوية.
- كيمياء
– تُستخدم المتغيرات التابعة والمستقلة في تجارب المختبر في مجال الكيمياء، وتُسجل لاستخدامها في البحث اللاحق في مجالات أخرى. ولنفترض دراسة كمية الحرارة المطلوبة لصهر الذهب، وهي عنصر من الجدول الدوري.
يتم تسخين الكيميائيين الذهب بدرجة حرارة عالية جدًا حتى يتم الوصول إلى نقطة انصهار الذهب، وفي هذه الحالة، يتغير الذهب من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، وتعد درجة الحرارة هي المتغير المستقل في هذه العملية.
يتم استخدام هذه المعلومات اليوم بواسطة مصنعي المجوهرات لصهر الذهب وإعادة تشكيله في مجوهرات جذابة، وبعضهم يستخدمها أيضًا في صنع زخارف داخلية جميلة، ولا يوجد قيود على ما يمكن صنعه من التعليق.