(课件)高二数学必修3《统计》课件.ppt
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1、本章内容本章内容 本章介绍了从总体中抽取样本的常用方法,并通过本章介绍了从总体中抽取样本的常用方法,并通过实例,研究了如何利用样本对总体的实例,研究了如何利用样本对总体的分布规律、整体分布规律、整体水平、稳定程度及相关关系水平、稳定程度及相关关系等特性进行估计和预测等特性进行估计和预测总体总体抽样抽样分析分析估计估计简单随机抽样简单随机抽样 系系 统统 抽抽 样样 分分 层层 抽抽 样样 样样 本本 分分 布布样样 本本 特特 征征 数数 总总 体体 分分 布布 总总 体体 特特 征征 数数 当总体容量大或检测具有一定的破坏性时,可以从总体中当总体容量大或检测具有一定的破坏性时,可以从总体中抽
2、取适当的样本,通过对样本的分析、研究,得到对总体的抽取适当的样本,通过对样本的分析、研究,得到对总体的估计,这就是统计分析的基本过程而用样本估计总体就是估计,这就是统计分析的基本过程而用样本估计总体就是统计思想的本质统计思想的本质 要准确估计总体,必须合理地选择样本,我们学习的是要准确估计总体,必须合理地选择样本,我们学习的是最常用的三种抽样方法获取样本数据后,将其用频率分布最常用的三种抽样方法获取样本数据后,将其用频率分布表、频率直方图、频率折线图或茎叶图表示后,蕴含于数据表、频率直方图、频率折线图或茎叶图表示后,蕴含于数据之中的规律得到直观的揭示运用样本的平均数可以对总体之中的规律得到直观
3、的揭示运用样本的平均数可以对总体水平作出估计,用样本的水平作出估计,用样本的极差、方差(标准差)极差、方差(标准差)可以估计总可以估计总体的稳定程度体的稳定程度 对两个变量的样本数据进行相关性分析,可发现存在于对两个变量的样本数据进行相关性分析,可发现存在于现实世界中的回归现象用现实世界中的回归现象用最小二乘法研究回归现象最小二乘法研究回归现象,得到,得到的线性回归方程可用于预测和估计,为决策提供依据的线性回归方程可用于预测和估计,为决策提供依据 总之,统计的基本思想是从样本数据中发现统计规律,总之,统计的基本思想是从样本数据中发现统计规律,实现对总体的估计实现对总体的估计2.1 2.1 抽样
4、方法抽样方法1.简单随机抽样简单随机抽样()抽签法()抽签法 为了了解高一为了了解高一(1)班班50名学生的视力状况,从中抽名学生的视力状况,从中抽取取10名学生进行检查如何抽取呢?通常使用抽签名学生进行检查如何抽取呢?通常使用抽签法,方法是:将法,方法是:将50名学生从名学生从1到到50进行编号,再制进行编号,再制作到作到50的的50个号签,把个号签,把50个号签集中在一起并充个号签集中在一起并充分搅匀,最后随机地从中抽分搅匀,最后随机地从中抽10个号签对编号与抽个号签对编号与抽中的号签的号码相一致的学生进行视力检查中的号签的号码相一致的学生进行视力检查一般一般地,地,抽签法抽签法是从个体个
5、数为是从个体个数为 N的总体中抽取一个容的总体中抽取一个容量为量为k的样本的过程。其步骤为:的样本的过程。其步骤为:说明:说明:1.抽样公平性原则抽样公平性原则等概率等概率随机性;随机性;2.抽签法适用与总体中个数抽签法适用与总体中个数N不大的情形不大的情形.1.将总体中的所有个体编号(号码可以从到将总体中的所有个体编号(号码可以从到);2.将到将到 这这 个号码写在形状、大小相同的号签上个号码写在形状、大小相同的号签上(号签可以用小球、卡片、纸条等制作);(号签可以用小球、卡片、纸条等制作);3.将号签放在同一箱中,并搅拌均匀;将号签放在同一箱中,并搅拌均匀;4.从箱中每次抽出个号签,并记录
6、其编号,连续抽从箱中每次抽出个号签,并记录其编号,连续抽取次;取次;5.从总体中将与抽到的签的编号相一致的个体取出从总体中将与抽到的签的编号相一致的个体取出.2.1 抽样方法(2).随机数表法:随机数表法:下面我们用随机数表法求解本节开头的问题下面我们用随机数表法求解本节开头的问题()对()对50个同学进行编号,编号分别为个同学进行编号,编号分别为01,02,03,50;()在随机数表中随机地确定一个数作为开始,如第行第()在随机数表中随机地确定一个数作为开始,如第行第29列的列的数开始为便于说明,我们将附表中的第行至第行摘录如下:数开始为便于说明,我们将附表中的第行至第行摘录如下:16 22
7、 77 94 39 49 54 43 54 82 17 37 93 23 78 87 35 20 96 43 84 26 34 91 6484 42 17 53 31 57 24 55 06 88 77 04 74 47 67 21 76 33 50 25 83 92 12 06 7663 01 63 78 59 16 95 55 67 19 98 10 50 71 75 12 86 73 58 07 44 39 52 38 7933 21 12 34 29 78 64 56 07 82 52 42 07 44 38 15 51 00 13 42 99 66 02 79 54 57 60 86
8、 32 44 09 47 27 96 54 49 17 46 09 62 90 52 84 77 27 08 02 73 43 28 第第29列列第行第行()从数开始向右读下去,每次读两位,凡不在()从数开始向右读下去,每次读两位,凡不在01到到50中的数跳过中的数跳过去不读,遇到已经读过的数也跳过去,便可依次得到去不读,遇到已经读过的数也跳过去,便可依次得到12,07,44,39,38,33,21,34,29,42这这10个号码,就是所要抽取的个号码,就是所要抽取的10个样本个体的号码个样本个体的号码将总体中的将总体中的N个个体编号时个个体编号时可以从可以从0开始开始,例如当,例如当N=10
9、0时时,编号可以是编号可以是00,01,02,99.这样,总体中的所有个体均可用两位这样,总体中的所有个体均可用两位数字号码表示,便于使用随机数表数字号码表示,便于使用随机数表 当随机地选定开始的数后,读数的方向可以向右,也可以向当随机地选定开始的数后,读数的方向可以向右,也可以向左、向上、向下等由此可见,用随机数表法抽取样本的步骤是:左、向上、向下等由此可见,用随机数表法抽取样本的步骤是:()对总体中的个体进行编号(每个号码位数一致);()对总体中的个体进行编号(每个号码位数一致);()在随机数表中任选一个数作为开始;()在随机数表中任选一个数作为开始;()从选定的数开始按一定的方向读下去,
10、得到的数码()从选定的数开始按一定的方向读下去,得到的数码若不在编号中,则跳过;若在编号中,则取出;如果得到若不在编号中,则跳过;若在编号中,则取出;如果得到的号码前面已经取出,也跳过;如此继续下去,直到取满的号码前面已经取出,也跳过;如此继续下去,直到取满为止;为止;()根据选定的号码抽取样本()根据选定的号码抽取样本小结:小结:1.抽样无放回;抽样无放回;2.抽样公平性;抽样公平性;3.抽签法,随机数表法抽签法,随机数表法简单的随机抽样简单的随机抽样.第四步将编号为第四步将编号为 ,+10,+20,+610 的个体抽出,组成样本的个体抽出,组成样本第三步在第一段第三步在第一段000,001
11、,002,009这十这十个编号中用简单随机抽样确定起始号码个编号中用简单随机抽样确定起始号码 ;因为因为624的的10约为约为62,624不能被不能被62整除,为整除,为了保证了保证“等距等距”分段,应先剔除人分段,应先剔除人2.系统抽样:系统抽样:例例 某单位在岗职工共某单位在岗职工共624人,为了调查工人用于上班途中人,为了调查工人用于上班途中的时间,决定抽取的时间,决定抽取10的工人进行调查如何采用系统抽的工人进行调查如何采用系统抽样方法完成这一抽样?样方法完成这一抽样?0i分析分析:第一步将第一步将624名职工用随机方式进行编号;名职工用随机方式进行编号;解:解:第二步从总体中剔除人(
12、剔除方法可用随机数第二步从总体中剔除人(剔除方法可用随机数表法),将剩下的表法),将剩下的620名职工重新编号(分别为名职工重新编号(分别为000,001,002,619),并分成),并分成62段;段;0i0i0i0i系统抽样的步骤为:系统抽样的步骤为:()采用随机的方式将总体中的个体编号;()采用随机的方式将总体中的个体编号;()将整个的编号按一定的间隔(设为()将整个的编号按一定的间隔(设为k)分段,)分段,当当 (N为总体中的个体数,为总体中的个体数,n为样本容量)是整数为样本容量)是整数时,时,k=;当;当 不是整数时,从总体中剔除一些个不是整数时,从总体中剔除一些个体,使剩下的总体中
13、个体的个数体,使剩下的总体中个体的个数能被能被 整除,这整除,这时时k=,并将剩下的总体重新编号;,并将剩下的总体重新编号;()在第一段中用简单随机抽样确定起始的个体编()在第一段中用简单随机抽样确定起始的个体编号号l;()将编号为()将编号为l l,l l+k,l l+2k,l l+(n-1)k的个的个体抽出体抽出NnNnNn1Nn小结:小结:1.适用与总体中个体无明显的层次差异适用与总体中个体无明显的层次差异;2.系统抽样系统抽样等距抽样等距抽样.3.分层抽样分层抽样例某电视台在因特网上就观众对某一节目的喜爱例某电视台在因特网上就观众对某一节目的喜爱程度进行调查,参加调查的总人数为程度进行
14、调查,参加调查的总人数为12000人,其人,其中持各种态度的人数如下表所示:中持各种态度的人数如下表所示:很喜爱喜爱一般不喜爱2435456739261072电视台为进一步了解观众的具体想法和意见,打算从电视台为进一步了解观众的具体想法和意见,打算从中抽取中抽取60人进行更为详细的调查,应怎样进行抽样?人进行更为详细的调查,应怎样进行抽样?分析:分析:因为总体中人数较多,所以不宜采用简单随机因为总体中人数较多,所以不宜采用简单随机抽样又由于持不同态度的人数差异较大,故也不宜抽样又由于持不同态度的人数差异较大,故也不宜用系统抽样方法,而以分层抽样为妥用系统抽样方法,而以分层抽样为妥解可用分层抽样
15、方法,其总体容量为解可用分层抽样方法,其总体容量为12000“很喜爱很喜爱”占占“喜爱喜爱”占占“一般一般”占占“不喜爱不喜爱”占占 因此,采用分层抽样的方法在因此,采用分层抽样的方法在“很喜爱很喜爱”、“喜喜爱爱”、“一般一般”和和“不喜爱不喜爱”的的2435人、人、4567人、人、3926人和人和1072人中分别抽取人中分别抽取12人、人、23人、人、20人和人和5人人2 435487487601212 0002 4002 400,应取人4 5674 567602312 0001 200,应 取人3 9263 925602012 0001 200,应 取人1 0721 077260512
16、0001 200,应取人 一般地,当总体由差异明显的几个部分组成时,一般地,当总体由差异明显的几个部分组成时,为了使样本更客观地反映总体情况,我们常常将总体为了使样本更客观地反映总体情况,我们常常将总体中的个体按不同的特点分成层次比较分明的几部分,中的个体按不同的特点分成层次比较分明的几部分,然后按各部分在总体中所占的比实施抽样,这种抽样然后按各部分在总体中所占的比实施抽样,这种抽样方法叫方法叫分层抽样分层抽样(stratified sampling),其中所分),其中所分成的各个部分称为成的各个部分称为“层层”分层抽样的步骤是:分层抽样的步骤是:()将总体按一定标准分层;()将总体按一定标准
17、分层;()计算各层的个体数与总体的个体数的()计算各层的个体数与总体的个体数的比;比;()按各层个体数占总体的个体数的比确定()按各层个体数占总体的个体数的比确定各层应抽取的样本容量;各层应抽取的样本容量;()在每一层进行抽样(可用简单随机抽样()在每一层进行抽样(可用简单随机抽样或系统抽样)或系统抽样)说明:说明:1.适用与总体中个体有明显的层次差异,层次适用与总体中个体有明显的层次差异,层次分明的特点;分明的特点;2.总体中个体数总体中个体数 N较大时,系统抽样,分层抽样较大时,系统抽样,分层抽样二者选其一二者选其一.类别类别特点特点相互联系相互联系适用范围适用范围 共同点共同点简单随简单
18、随机抽样机抽样l从总体中逐个从总体中逐个抽取抽取l总体中总体中的个体个的个体个数较少数较少l抽样抽样过程中过程中每个个每个个体被抽体被抽到的可到的可能性相能性相同同系统系统抽样抽样l将总体平均分将总体平均分成几部分,按事成几部分,按事先确定的规则分先确定的规则分别在各部分中抽别在各部分中抽取取l在起始部在起始部分抽样时,分抽样时,采用采用 简简 单随单随机抽样机抽样l总体中总体中的的 个体个体个数较多个数较多分层分层抽样抽样l将总体分成几将总体分成几层,按各层个体层,按各层个体数之比抽取数之比抽取l各层抽样时各层抽样时采用简单随采用简单随机抽样或系机抽样或系统抽样统抽样l总体由总体由差差 异明
19、异明显的显的 几几部分组成部分组成 以上我们学习了三种抽样方法,这些抽样方法以上我们学习了三种抽样方法,这些抽样方法的特点及适用范围可归纳如下:的特点及适用范围可归纳如下:例例1下列问题中,采用怎样的抽样方法较为合理?下列问题中,采用怎样的抽样方法较为合理?()从台冰箱中抽取()从台冰箱中抽取3台进行质量检查;台进行质量检查;()某电影院有()某电影院有32排座位,每排有排座位,每排有40个座位,座位个座位,座位号为号为140有一次报告会坐满了听众,报告会结束以有一次报告会坐满了听众,报告会结束以后为听取意见,需留下后为听取意见,需留下32名听众进行座谈;名听众进行座谈;()某学校有()某学校
20、有160名教职工,其中教师名教职工,其中教师120名,行政名,行政人员人员16名,后勤人员名,后勤人员24名为了了解教职工对学校在名为了了解教职工对学校在校务公开方面的意见,拟抽取一个容量为校务公开方面的意见,拟抽取一个容量为20的样本的样本分析分析()总体容量比较小,用抽签法或随机数表法都很方便()总体容量比较小,用抽签法或随机数表法都很方便()总体容量比较大,用抽签法或随机数表法比较麻烦由于人()总体容量比较大,用抽签法或随机数表法比较麻烦由于人员没有明显差异,且刚好排,每排人数相同,可用系统抽样员没有明显差异,且刚好排,每排人数相同,可用系统抽样()由于学校各类人员对这一问题的看法可能差
21、异较大,故应()由于学校各类人员对这一问题的看法可能差异较大,故应采用分层抽样方法采用分层抽样方法例例2.假设要考察某公司生产的假设要考察某公司生产的500克袋状牛奶的质量是克袋状牛奶的质量是否达标,现从否达标,现从800袋牛奶中抽取袋牛奶中抽取60袋进行检验,利用随袋进行检验,利用随机数表抽样本时,先将机数表抽样本时,先将800袋牛奶按袋牛奶按000,001,799进行编号,如果从随机表第进行编号,如果从随机表第8行第行第18列的数开始向列的数开始向右读,请你依次写出最先检测的右读,请你依次写出最先检测的5牛奶的编号牛奶的编号(下面摘取了一随机数表的第(下面摘取了一随机数表的第7行至第行至第
22、9行)行)84 42 17 53 31 57 24 55 06 88 77 04 74 47 67 21 76 33 50 25 83 92 12 06 76 63 01 63 78 59 16 95 56 67 19 98 10 50 71 75 12 86 73 58 07 44 39 62 58 7973 21 12 34 29 78 64 56 07 82 52 42 07 44 38 15 51 06 13 42 99 66 02 79 54 1.现有以下两项调查:某装订厂平均每现有以下两项调查:某装订厂平均每小时大约装订图书小时大约装订图书362册,要求检验员每册,要求检验员每小时
23、抽取小时抽取40册图书册图书,检查其装订质量状况;检查其装订质量状况;某市有大型、中型与小型的商店共某市有大型、中型与小型的商店共1500家家,三者数量之比为三者数量之比为1 5 9为了调查全为了调查全市商店每日零售额情况,抽取其中市商店每日零售额情况,抽取其中15家进家进行调查行调查.完成、这两项调查宜采用的完成、这两项调查宜采用的抽样方法依次是抽样方法依次是 ()A、简单随机抽样法,分层抽样法、简单随机抽样法,分层抽样法 B、分层抽样法,简单随机抽样法、分层抽样法,简单随机抽样法C、分层抽样法,系统抽样法、分层抽样法,系统抽样法 D、系统抽样法,分层抽样法、系统抽样法,分层抽样法D2.要从
24、已编号(要从已编号(160)的)的60枚最新枚最新研制的某型导弹中随机抽取研制的某型导弹中随机抽取6枚来进枚来进行发射试验行发射试验,用每部分选取的号码间用每部分选取的号码间隔一样的系统抽样方法确定所选取隔一样的系统抽样方法确定所选取的的6枚导弹的编号可能是枚导弹的编号可能是 ()A5,10,15,20,25,30 B3,13,23,33,43,53 C1,2,3,4,5,6 D2,8,14,20,26,32B3.某校有行政人员、教学人员和教辅某校有行政人员、教学人员和教辅人员共人员共200人,其中教学人员与教辅人,其中教学人员与教辅人员的比为人员的比为10 1,行政人员有,行政人员有24人,
25、人,现采取分层抽样容量为现采取分层抽样容量为50的样本,那的样本,那么行政人员应抽取的人数为么行政人员应抽取的人数为 ()A 3 B 4 C 6 D 8C教学人员和教辅人员应抽取的人数教学人员和教辅人员应抽取的人数分别为分别为_和和_.404统计的基本思想方法:统计的基本思想方法:用样本估计总体,即通常不直接去研究总体,用样本估计总体,即通常不直接去研究总体,而是通过而是通过从总体中抽取一个样本从总体中抽取一个样本,根据样本的根据样本的情况去估计总体的相应情况情况去估计总体的相应情况.统计的核心问题:统计的核心问题:如何根据样本的情况对总体的情况作出一种如何根据样本的情况对总体的情况作出一种推
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