高中數(shù)學(xué) 第一章 統(tǒng)計(jì) 2_2 分層抽樣與系統(tǒng)抽樣課件 北師大版必修31

第一章 2抽樣方法 2 2分層抽樣與系統(tǒng)抽樣 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解并掌握系統(tǒng)抽樣 分層抽樣 2 會(huì)用系統(tǒng)抽樣 分層抽樣從總體中抽取樣本 3 理解三種抽樣的區(qū)別與聯(lián)系 題型探究 問題導(dǎo)學(xué) 內(nèi)容索引 當(dāng)堂訓(xùn)練 問題導(dǎo)學(xué) 分層抽樣的總體具有什么特性 思考 知識(shí)點(diǎn)一分層抽樣 答案 分層抽樣的總體由差異明顯的幾部分構(gòu)成 也就是說當(dāng)已知總體由差異明顯的幾部分組成時(shí) 為了使樣本充分地反映總體的情況 常將總體分成幾部分 然后按照各部分所占的比例進(jìn)行抽樣 梳理1 分層抽樣的概念將總體按其屬性特征分成若干類型 有時(shí)稱作層 然后在每個(gè)類型中按照隨機(jī)抽取一定的樣本 這種抽樣方法通常叫作分層抽樣 有時(shí)也稱為 2 分層抽樣的適用條件分層抽樣盡量利用事先所掌握的各種信息 并充分考慮保持樣本結(jié)構(gòu)與總體結(jié)構(gòu)的一致性 這對提高樣本的代表性非常重要 當(dāng)總體是由 的幾個(gè)部分組成時(shí) 往往選用分層抽樣的方法 所占比例 類型抽樣 差異明顯 各層總的個(gè)體數(shù) 抽樣比 簡單隨機(jī)抽樣 知識(shí)點(diǎn)二系統(tǒng)抽樣 思考1 當(dāng)總體中的個(gè)體數(shù)較多時(shí) 為什么不宜用簡單隨機(jī)抽樣 因?yàn)閭€(gè)體較多 采用簡單隨機(jī)抽樣如制作號(hào)簽等工作會(huì)耗費(fèi)大量的人力 物力和時(shí)間 而且不容易做到 攪拌均勻 從而使樣本的代表性不強(qiáng) 答案 思考2 用系統(tǒng)抽樣抽取樣本時(shí) 每段各取一個(gè)號(hào)碼 其中第1段的個(gè)體編號(hào)怎樣抽取 以后各段的個(gè)體編號(hào)怎樣抽取 用簡單隨機(jī)抽樣抽取第1段的個(gè)體編號(hào) 在抽取第1段的號(hào)碼之前 自定義規(guī)則確定以后各段的個(gè)體編號(hào) 通常是將第1段抽取的號(hào)碼依次累加間隔k 答案 梳理1 系統(tǒng)抽樣的概念將總體中的個(gè)體進(jìn)行編號(hào) 等距分組 在第一組中按照 抽取第一個(gè)樣本 然后按 稱為 抽取其他樣本 這種抽樣方法有時(shí)也叫或 2 系統(tǒng)抽樣的步驟假設(shè)要從容量為N的總體中抽取容量為n的樣本 步驟為 1 先將總體的N個(gè)個(gè)體 有時(shí)可直接利用個(gè)體自身所帶的號(hào)碼 如學(xué)號(hào) 準(zhǔn)考證號(hào) 門牌號(hào)等 簡單隨機(jī)抽樣 分組的間隔 抽樣距 等距抽樣 機(jī)械抽樣 編號(hào) 3 在第1段用確定第一個(gè)個(gè)體編號(hào)l l k 4 按照一定的規(guī)則抽取樣本 通常是將l得到第2個(gè)個(gè)體編號(hào) 再加得到第3個(gè)個(gè)體編號(hào) 依次進(jìn)行下去 直到獲取整個(gè)樣本 分段 隨機(jī) 重新 編號(hào) 簡單隨機(jī)抽樣 加上間隔k l k k l 2k 知識(shí)點(diǎn)三三種抽樣方法的比較 思考 系統(tǒng)抽樣時(shí) 將總體分成均等的幾部分 每部分抽取一個(gè) 符合分層抽樣 故系統(tǒng)抽樣就是一種特殊的分層抽樣 這種說法對嗎 不對 因?yàn)榉謱映闃邮菑母鲗营?dú)立地抽取個(gè)體 而系統(tǒng)抽樣各段上抽取是按事先確定好的規(guī)則進(jìn)行的 各層編號(hào)有聯(lián)系 不是獨(dú)立的 故系統(tǒng)抽樣不同于分層抽樣 答案 從總體中逐個(gè)不放回抽取 簡單隨機(jī)抽樣是基礎(chǔ) 樣本容量較小 抽樣過程中每個(gè)個(gè)體被抽取的概率相等 將總體分成均衡的幾部分 按規(guī)則關(guān)聯(lián)抽取 用簡單隨機(jī)抽樣抽取起始號(hào)碼 總體中的個(gè)體數(shù)較多 樣本容量較大 將總體分成幾層 按比例分層抽取 用簡單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣對各層抽樣 總體由差異明顯的幾部分組成 題型探究 命題角度1分層抽樣適用情形判定例1某地區(qū)有高中生2400人 初中生10900人 小學(xué)生11000人 當(dāng)?shù)亟逃块T為了了解本地區(qū)中小學(xué)生的近視率及其形成原因 要從本地區(qū)的中小學(xué)生中抽取1 的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查 你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)怎樣抽取樣本 類型一分層抽樣及應(yīng)用 解答 1 從總體來看 因?yàn)椴煌挲g階段的學(xué)生的近視情況可能存在明顯差異 為了使樣本具有較好的代表性 應(yīng)該分高中 初中 小學(xué)三個(gè)層次分別抽樣 2 從三類學(xué)生的數(shù)量來看 人數(shù)較多 所以在各層抽樣時(shí)可以采用系統(tǒng)抽樣 3 采用系統(tǒng)抽樣分好組之后 確定第一組人選時(shí) 可以采用簡單隨機(jī)抽樣 分層抽樣實(shí)質(zhì)是利用已知信息盡量使樣本結(jié)構(gòu)與總體結(jié)構(gòu)相似 在實(shí)際操作時(shí) 并不排斥與其他抽樣方法聯(lián)合使用 反思與感悟 跟蹤訓(xùn)練1某單位有員工500人 其中35歲以下的有125人 35歲 49歲的有280人 50歲以上的有95人 為了調(diào)查員工的身體狀況 要從中抽取一個(gè)容量為100的樣本 如何進(jìn)行抽取 解答 因?yàn)閱T工按年齡分為三個(gè)層 各層的身體狀況有明顯的差異 所以為了使樣本具有代表性 需要采用分層抽樣 抽樣比為1 5 即每5人中抽取一人 命題角度2分層抽樣具體實(shí)施步驟例2某學(xué)校有在職人員160人 其中行政人員有16人 教師有112人 后勤人員有32人 教育部門為了了解在職人員對學(xué)校機(jī)構(gòu)改革的意見 要從中抽取一個(gè)容量為20的樣本 請利用分層抽樣的方法抽取 寫出抽樣過程 解答 第三步 采用簡單隨機(jī)抽樣的方法 抽取行政人員2人 教師14人 后勤人員4人 第四步 把抽取的個(gè)體組合在一起構(gòu)成所需樣本 在分層抽樣的過程中 為了保證每個(gè)個(gè)體被抽到的可能性是相同的 這就要求各層所抽取的個(gè)體數(shù)與該層所包含的個(gè)體數(shù)之比等于樣本容量與總體容量之比 反思與感悟 解答 解得b 50 c 10 故a 1 50 10 40 所以游泳組中 青年人 中年人 老年人各占的比例分別為40 50 10 2 游泳組中 青年人 中年人 老年人分別應(yīng)抽取的人數(shù) 解答 類型二系統(tǒng)抽樣及應(yīng)用 例3為了了解參加某種知識(shí)競賽的1000名學(xué)生的成績 從中抽取一個(gè)容量為50的樣本 那么采用什么抽樣方法比較恰當(dāng) 簡述抽樣過程 解答 適宜選用系統(tǒng)抽樣 抽樣過程如下 1 隨機(jī)地將這1000名學(xué)生編號(hào)為1 2 3 1000 2 將總體按編號(hào)順序均分成50個(gè)部分 每部分包括20個(gè)個(gè)體 3 在第一部分的個(gè)體編號(hào)1 2 3 20中 利用簡單隨機(jī)抽樣抽取一個(gè)號(hào)碼l 4 以l為起始號(hào)碼 每間隔20抽取一個(gè)號(hào)碼 這樣得到一個(gè)容量為50的樣本 l l 20 l 40 l 980 引申探究在本例中 如果總體是1002 其余條件不變 又該怎么抽樣 解答 1 將每個(gè)學(xué)生編一個(gè)號(hào) 由1至1002 2 利用隨機(jī)數(shù)法剔除2個(gè)號(hào) 3 將剩余的1000名學(xué)生重新編號(hào)1至1000 4 按編號(hào)順序均分成50個(gè)部分 每部分包括20個(gè)個(gè)體 5 在第一部分的個(gè)體編號(hào)1 2 3 20中 利用簡單隨機(jī)抽樣抽取一個(gè)號(hào)碼l 6 以l為起始號(hào)碼 每間隔20抽取一個(gè)號(hào)碼 這樣得到一個(gè)容量為50的樣本 l l 20 l 40 l 980 當(dāng)總體中的個(gè)體數(shù)不能被樣本容量整除時(shí) 需要在總體中剔除一些個(gè)體 由于剔除方法采用簡單隨機(jī)抽樣 所以即使是被剔除的個(gè)體 在整個(gè)抽樣過程中被抽到的機(jī)會(huì)和其他個(gè)體是一樣的 反思與感悟 跟蹤訓(xùn)練3某工廠有1003名工人 從中抽取10人參加體檢 試用系統(tǒng)抽樣進(jìn)行具體實(shí)施 解答 1 將每個(gè)工人編一個(gè)號(hào) 由0001至1003 2 利用隨機(jī)數(shù)法找到3個(gè)號(hào)將這3名工人剔除 3 將剩余的1000名工人重新編號(hào)0001至1000 4 分段 取間隔k 100 將總體均分為10組 每組100個(gè)工人 5 從第一段即0001號(hào)到0100號(hào)中隨機(jī)抽取一個(gè)號(hào)l 6 按編號(hào)將l 100 l 200 l 900 l 共10個(gè)號(hào)選出 這10個(gè)號(hào)所對應(yīng)的工人組成樣本 當(dāng)堂訓(xùn)練 1 檢測員每10分鐘從勻速傳遞的新產(chǎn)品生產(chǎn)流水線上抽取一件新產(chǎn)品進(jìn)行某項(xiàng)指標(biāo)檢測 這樣的抽樣方法是A 系統(tǒng)抽樣法B 抽簽法C 隨機(jī)數(shù)法D 其他抽樣方法 答案 解析 根據(jù)系統(tǒng)抽樣的定義和性質(zhì)進(jìn)行判斷即可 2 3 4 5 1 2 交通管理部門為了解機(jī)動(dòng)車駕駛員 簡稱駕駛員 對某新法規(guī)的知曉情況 對甲 乙 丙 丁四個(gè)社區(qū)做分層抽樣調(diào)查 假設(shè)四個(gè)社區(qū)駕駛員的總?cè)藬?shù)為N 其中甲社區(qū)有駕駛員96人 若在甲 乙 丙 丁四個(gè)社區(qū)抽取駕駛員的人數(shù)分別為12 21 25 43 則這四個(gè)社區(qū)駕駛員的總?cè)藬?shù)N為A 101B 808C 1212D 2012 答案 解析 2 3 4 5 1 3 為了調(diào)查某省各城市PM2 5的值 按地域把36個(gè)城市分成甲 乙 丙三組 對應(yīng)的城市數(shù)分別為6 12 18 若用分層抽樣的方法抽取12個(gè)城市 則乙組中應(yīng)抽取的城市數(shù)為 2 3 4 5 1 答案 解析 4 4 某班級(jí)有50名學(xué)生 現(xiàn)要采用系統(tǒng)抽樣的方法在這50名學(xué)生中抽出10名學(xué)生 將這50名學(xué)生隨機(jī)編號(hào)為1 50號(hào) 并均勻分組 第一組1 5號(hào) 第二組6 10號(hào) 第十組46 50號(hào) 若在第三組中抽得號(hào)碼為12的學(xué)生 則在第八組中抽得號(hào)碼為 的學(xué)生 答案 解析 因?yàn)?2 5 2 2 所以第n組中抽得號(hào)碼為5 n 1 2的學(xué)生 所以第八組中抽得號(hào)碼為5 7 2 37的學(xué)生 2 3 4 5 1 37 2 3 4 5 1 5 一批產(chǎn)品中有一級(jí)品100個(gè) 二級(jí)品60個(gè) 三級(jí)品40個(gè) 分別用系統(tǒng)抽樣法和分層抽樣法從這批產(chǎn)品中抽取一個(gè)容量為20的樣本 解答 系統(tǒng)抽樣法 將200個(gè)產(chǎn)品編號(hào)為1 200 然后將編號(hào)分成20個(gè)部分 在第1部分中用簡單隨機(jī)抽樣法抽取1個(gè)編號(hào) 如抽到5號(hào) 那么得到編號(hào)為5 15 25 195的個(gè)體 即可得到所需樣本 因此在一級(jí)品 二級(jí)品和三級(jí)品中分別抽取10個(gè) 6個(gè)和4個(gè) 即可得到所需樣本 1 系統(tǒng)抽樣有以下特點(diǎn) 1 適用于總體容量較大的情況 2 剔除多余個(gè)體及第一段抽樣