考点18随机抽样和样本估计总体教师版.pdf
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1、玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 考点 18随机抽样和样本估计总体 玩前必备 1.统计的基本概念 (1)总体:一般把所考察对象的某一数值指标的全体构成的集合看成总体 (2)个体:构成总体的每一个元素作为个体 (3)样本:从总体中抽出若干个个体所组成的集合叫样本 (4)样本容量:样本中个体的数目叫样本容量 2简单随机抽样 (1)定义:一般地,设一个总体含有 N 个个体,从中逐个不放回地抽取 n 个个体作为样本(nN),如果每次 抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都相等,就把这种抽样方法叫做
2、简单随机抽样 (2)最常用的简单随机抽样方法有两种抽签法和随机数法 (3)应用范围:总体个体数较少 3分层抽样 (1)定义:一般地,在抽样时,将总体分成互不交叉的层,然后按照一定的比例,从各层独立地抽取一定数 量的个体,将各层取出的个体合在一起作为样本,这种抽样方法是一种分层抽样 (2)分层抽样的应用范围: 当总体是由差异明显的几个部分组成时,往往选用分层抽样的方法 4.频率分布表 (1)含义:把反映总体频率分布的表格称为频率分布表 (2)频率分布表的画法步骤: 第一步:求极差,决定组数和组距,组距极差 组数; 第二步:分组,通常对组内数值所在区间取左闭右开区间,最后一组取闭区间; 第三步:登
3、记频数,计算频率,列出频率分布表 5. 频率分布直方图 利用直方图反映样本的频率分布规律,这样的直方图称为频率分布直方图 (1)作频率分布直方图的方法 先制作频率分布表,然后作直角坐标系 把横轴分成若干段,每一线段对应一个组的组距,然后以此线段为底作一矩形,它的高等于该组的频率 组距, 这样得出一系列的矩形 每个矩形的面积恰好是该组的频率,这些矩形就构成了频率分布直方图 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 (2)频率分布直方图的特征 直方图中各小长方形的面积之和为 1. 直方图中纵轴表示频
4、率 组距,故每组样本的频率为组距 频率 组距,即矩形的面积 直方图中每组样本的频数为频率总体数 6茎叶图 茎相同者共用一个茎(如两位数中的十位数),茎按从小到大的顺序从上向下列出,共茎的叶(如两位数中的 个位数),一般按从小到大(或从大到小)的顺序同行列出这样将样本数据有条理地列出来的图形叫做茎叶 图其优点是当样本数据较少时,茎叶图可以保留样本数据的所有信息,直观反映出数据的水平状况、稳 定程度,且便于记录和表示;缺点是对差异不大的两组数据不易分析,且样本数据很多时效果不好 茎叶图的画法步骤 第一步:将每个数据分为茎(高位)和叶(低位)两部分; 第二步:将最小茎与最大茎之间的数按大小次序排成一
5、列; 第三步:将各个数据的叶依次写在其茎的两侧 7条形图、折线图及扇形图 (1)条形图:建立直角坐标系,用横轴(横轴上的数字)表示样本数据类型,用纵轴上的单位长度表示一定的数 量,根据每个样本(或某个范围内的样本)的数量多少画出长短不同的等宽矩形,然后把这些矩形按照一定的 顺序排列起来,这样一种表达和分析数据的统计图称为条形图 (2)折线图:建立直角坐标系,用横轴上的数字表示样本值,用纵轴上的单位长度表示一定的数量,根据样 本值和数量的多少描出相应各点,然后把各点用线段顺次连接,得到一条折线,用这种折线表示出样本数 据的情况,这样的一种表示和分析数据的统计图称为折线图 (3)扇形图:用一个圆表
6、示总体,圆中各扇形分别代表总体中的不同部分,每个扇形的大小反映所表示的那 部分占总体的百分比的大小,这样的一种表示和分析数据的统计图称为扇形图 8样本的数字特征:众数、中位数、平均数、方差、标准差 (1)众数:一组数据中出现次数最多的那个数据,叫做这组数据的众数 (2)中位数:把 n 个数据按大小顺序排列,处于最中间位置的一个数据叫做这组数据的中位数 在频率分布直方图中,中位数左边和右边的直方图的面积应该相等 (3)平均数:样本数据的算术平均数,即 x 1 n(x 1x2xn) (4)标准差与方差:设一组数据 x1,x2,x3,xn的平均数为 x,则这组数据的标准差和方差分别是 s 222 1
7、2 1 ()()() n xxxxxx n , 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 s21 n(x 1 x )2(x2 x )2(xn x )2 标准差是反映总体波动大小的特征数,样本方差是标准差的平方通常用样本方差估计总体方差,当样本 容量接近总体容量时,样本方差很接近总体方差 (5)标准差和方差的一些结论 若取值 x1,x2,xn的频率分别为 p1,p2,pn,则其平均值为 x1p1x2p2xnpn;若 x1,x2, xn的平均数为x,方差为 s2,则 ax1b,ax2b,axnb 的
8、平均数为 axb,方差为 a2s2. 玩转典例 题型题型一一随机抽样随机抽样 例例 1从某年级的 500 名学生中抽取 60 名学生进行体重的统计分析,下列说法正确的是() A500 名学生是总体 B每个学生是个体 C抽取的 60 名学生的体重是一个样本 D抽取的 60 名学生的体重是样本容量 解析由题意可知在此简单随机抽样中,总体是 500 名学生的体重,A 错;个体是每个学生的体重,B 错; 样本容量为 60,D 错 例例 2(2013江西)总体由编号为 01,02,19,20 的 20 个个体组成利用下面的随机数表选取 5 个 个体,选取方法从随机数表第 1 行的第 5 列和第 6 列数
9、字开始由左到右依次选取两个数字,则选出来的 第 5 个个体的编号为() 78166572080263140702436997280198 32049234493582003623486969387481 A08B07C02D01 【答案】D 【解析】从随机数表第 1 行的第 5 列和第 6 列数字开始由左到右依次选取两个数字开始向右读,第一个数 为 65,不符合条件,第二个数为 72,不符合条件,第三个数为 08,符合条件,以下符合条件依次为: 08,02,14,07,01,故第 5 个数为 01 例例 3(2017江苏)某工厂生产甲、乙、丙、丁四种不同型号的产品,产量分别为 200,400,
10、300,100 件,为检 验产品的质量,现用分层抽样的方法从以上所有的产品中抽取 60 件进行检验,则应从丙种型号的产品中抽 取_件 答案18 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 解析样本容量 总体个数 60 200400300100 3 50, 应从丙种型号的产品中抽取 3 5030018(件) 玩转跟踪 1假设从高一年级全体同学(500 人)中随机抽出 60 人参加一项活动,利用随机数法抽取样本时,先将 500 名同学按 000,001,499 进行编号,如果从随机数表第 8 行第 1
11、1 列的数开始,按三位数连续向右读取, 最先抽出的 5 名同学的号码是(下面摘取了此随机数表第 7 行和第 8 行)() 84421 75331 57245 50688 77047 44767 21763 35025 83921 20676 63016 37859 16955 56719 98105 07175 12867 35807 44395 23879 A455068047447176 B169105071286443 C050358074439332 D447176335025212 解析:选 B由随机数表法的随机抽样的过程可知最先抽出的 5 名同学的号码为 169,105,071,2
12、86,443. 2(2020河南名校联考)九章算术第三章“衰分”中有如下问题:“今有甲持钱五百六十,乙持钱三百 五十,丙持钱一百八十,凡三人俱出关,关税百钱,欲以钱数多少衰出之,问各几何?”其意为:“今有 甲带了 560 钱,乙带了 350 钱,丙带了 180 钱,三人一起出关,共需要交关税 100 钱,依照钱的多少按比 例出钱”,则丙应出_钱(所得结果四舍五入,保留整数) 解析:按照钱的多少按比例出钱,所以丙应该出钱为 180 560350180100 18 000 1 090 17. 答案:17 3某学校高一、高二、高三三个年级共有学生 3 500 人,其中高三学生数是高一学生数的两倍,高
13、二学生 数比高一学生数多 300 人,现在按 1 100的抽样比用分层抽样的方法抽取样本,则应抽取高一学生数为( ) A8B11 C16D10 答案A 解析若设高三学生数为 x,则高一学生数为x 2,高二学生数为 x 2300,所以有 x x 2 x 23003 500,解得 x1 600.故高一学生数为 800,因此应抽取高一学生数为800 1008. 题型题型二二频率分布直方图频率分布直方图 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 例例 4 4(山东,8)为了研究某药品的疗效,选取若干名志
14、愿者进行临床试验,所有志愿者的舒张压数据(单位: kPa)的分组区间为12,13),13,14),14,15),15,16),16,17,将其按从左到右的顺序分别编号为 第一组,第二组,第五组,如图是根据试验数据制成的频率分布直方图已知第一组与第二组共有 20 人,第三组中没有疗效的有 6 人,则第三组中有疗效的人数为() A6B8C12D18 答案C 解析志愿者的总人数为 20 (0.160.24)150,所以第三组人数为 500.3618,有疗效的人数为 186 12. 例例 5 (2017山东)如图所示的茎叶图记录了甲、乙两组各 5 名工人某日的产量数据(单位:件)若这两 组数据的中位数
15、相等,且平均值也相等,则x和y的值分别为() A3,5B5,5C3,7D5,7 【答案】A 【解析】由已知中甲组数据的中位数为 65,故乙组数据的中位数也为 65, 即5y ,则乙组数据的平均数为:66,故3x 例例 6 6(2017全国)某城市为了解游客人数的变化规律,提高旅游服务质量,收集并整理了 2014 年 1 月至 2016 年 12 月期间月接待游客量(单位:万人)的数据,绘制了下面的折线图 根据该折线图,下列结论错误的是() 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 A月接待游客量
16、逐月增加 B年接待游客量逐年增加 C各年的月接待游客量高峰期大致在 7,8 月 D各年 1 月至 6 月的月接待游客量相对于 7 月至 12 月,波动性更小,变化比较平稳 答案A 解析对于选项 A,由图易知,月接待游客量每年 7,8 月份明显高于 12 月份,故 A 错; 对于选项 B,观察折线图的变化趋势可知,年接待游客量逐年增加,故 B 正确; 对于选项 C,D,由图可知显然正确 故选 A. 玩转跟踪 1.(湖北)某电子商务公司对 10000 名网络购物者 2019 年度的消费情况进行统计,发现消费金额(单位: 万元)都在区间0.3,0.9内,其频率分布直方图如图所示 (1)直方图中的a
17、(2)在这些购物者中,消费金额在区间0.5,0.9内的购物者的人数为 【答案】(1)3 (2)6000 【解析】(1)由题意,根据直方图的性质得(1.52.52.00.80.2)0.11a,解得3a (2)由直方图得(32.00.80.2)0.1 100006000 2.(重庆)重庆市 2013 年各月的平均气温()数据的茎叶图如下: 则这组数据的中位数是() A19B20C21.5D23 答案B 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 解析由茎叶图,把数据由小到大排列,处于中间的数为 20,
18、20,所以这组数据的中位数为 20. 3.某旅游城市为向游客介绍本地的气温情况,绘制了一年中各月平均最高气温和平均最低气温的雷达图图 中 A 点表示十月的平均最高气温约为 15,B 点表示四月的平均最低气温约为 5.下面叙述不正确的是 () A各月的平均最低气温都在 0以上 B七月的平均温差比一月的平均温差大 C三月和十一月的平均最高气温基本相同 D平均最高气温高于 20的月份有 5 个 答案D 解析由题意知,平均最高气温高于 20的有七月,八月,故选 D. 题型题型三三用样本的数字特征估计总体的数字特征用样本的数字特征估计总体的数字特征 例例 7(2019新课标)演讲比赛共有 9 位评委分别
19、给出某选手的原始评分,评定该选手的成绩时,从 9 个原始评分中去掉 1 个最高分、1 个最低分,得到 7 个有效评分.7个有效评分与 9 个原始评分相比,不变的 数字特征是() A中位数B平均数C方差D极差 【答案】A 【解析】根据题意,从 9 个原始评分中去掉 1 个最高分、1 个最低分,得到 7 个有效评分, 7 个有效评分与 9 个原始评分相比,最中间的一个数不变,即中位数不变 例例 8 8甲、乙两人在一次射击比赛中各射靶 5 次,两人成绩的条形统计图如图所示,则() A甲的成绩的平均数小于乙的成绩的平均数 B甲的成绩的中位数等于乙的成绩的中位数 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师
20、高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研讨 C甲的成绩的方差小于乙的成绩的方差 D甲的成绩的极差小于乙的成绩的极差 解析:选 C甲的平均数是45678 5 6,中位数是 6,极差是 4,方差是2 212021222 5 2;乙的平均数是55569 5 6,中 例例 9 9(安徽高考)若样本数据 x1,x2,x10的标准差为 8,则数据 2x11,2x21,2x101 的标准 差为() A8B15C16D32 答案C 解析已知样本数据 x1,x2,x10的标准差为 s8,则 s264,数据 2x11,2x21,2x101 的方差 为 22
21、s22264,所以其标准差为 22642816,故选 C. 玩转跟踪 1如图所示的茎叶图记录了甲、乙两组各五名学生在一次英语听力测试中的成绩(单位:分),已知甲组数 据的中位数为 15,乙组数据的平均数为 16.8,则 x,y 的值分别为() A2,5B5,5C5,8D8,8 答案C 解析因为甲组数据的中位数为 15,由茎叶图可得 x5, 因乙组数据的平均数为 16.8,则91510y1824 5 16.8,解得 y8.故选 C. 2某公司 10 位员工的月工资(单位:元)为 x1,x2,x10,其均值和方差分别为x和 s2,若从下月起每位 员工的月工资增加 100 元,则这 10 位员工下月
22、工资的均值和方差分别为() A.x,s21002B.x100,s21002C.x,s2D.x100,s2 答案 D 解析 x1x2x10 10 x,yixi100,所以 y1,y2,y10的均值为x100,方差不变,故选 D. 题型题型四四综合应用综合应用 例例 10(2019新课标)为了解甲、乙两种离子在小鼠体内的残留程度,进行如下试验:将 200 只小鼠随 机分成A、B两组,每组 100 只,其中A组小鼠给服甲离子溶液,B组小鼠给服乙离子溶液每只小鼠给 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(721144129)旨在打造课外辅导专用讲义,更多资料关注公众号玩转高中数学研
23、讨 服的溶液体积相同、摩尔浓度相同经过一段时间后用某种科学方法测算出残留在小鼠体内离子的百分 比根据试验数据分别得到如图直方图: 记C为事件:“乙离子残留在体内的百分比不低于 5.5”,根据直方图得到P(C)的估计值为 0.70 (1)求乙离子残留百分比直方图中a,b的值; (2)分别估计甲、乙离子残留百分比的平均值(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表) 解:(1)C为事件:“乙离子残留在体内的百分比不低于 5.5”, 根据直方图得到P(C)的估计值为 0.70 则由频率分布直方图得: 0.200.150.7 0.050.1510.7 a b , 解得乙离子残留百分比直方图中0.35a ,
24、0.10b (2)估计甲离子残留百分比的平均值为: 20.1530.2040.3050.2060.1070.054.05x 甲 乙离子残留百分比的平均值为: 3 0.0540.150.1560.3570.280.156.00 x 乙 玩转跟踪 1.(新课标全国,18)从某企业生产的某种产品中抽取 100 件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得 如下频数分布表: 质量指标值分组75,85)85,95)95,105)105,115)115,125) 频数62638228 (1)在下表中作出这些数据的频率分布直方图: 玩转数学培优题型篇安老师培优课堂 安老师高三玩转数学研讨群(7211441
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