g(實(shí)用)高二數(shù)學(xué)必修3統(tǒng)計(jì)課件-課件_第1頁(yè)
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數(shù)學(xué)3(必修)——統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)3(必修)——統(tǒng)計(jì)本章內(nèi)容本章介紹了從總體中抽取樣本的常用方法,并通過(guò)實(shí)例,研究了如何利用樣本對(duì)總體的分布規(guī)律、整體水平、穩(wěn)定程度及相關(guān)關(guān)系等特性進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè).總體抽樣分析估計(jì)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣系統(tǒng)抽樣分層抽樣樣本分布樣本特征數(shù)總體分布總體特征數(shù)本章內(nèi)容本章介紹了從總體中抽取樣本的常用方法,并通

當(dāng)總體容量大或檢測(cè)具有一定的破壞性時(shí),可以從總體中抽取適當(dāng)?shù)臉颖?,通過(guò)對(duì)樣本的分析、研究,得到對(duì)總體的估計(jì),這就是統(tǒng)計(jì)分析的基本過(guò)程.而用樣本估計(jì)總體就是統(tǒng)計(jì)思想的本質(zhì).

要準(zhǔn)確估計(jì)總體,必須合理地選擇樣本,我們學(xué)習(xí)的是最常用的三種抽樣方法.獲取樣本數(shù)據(jù)后,將其用頻率分布表、頻率直方圖、頻率折線圖或莖葉圖表示后,蘊(yùn)含于數(shù)據(jù)之中的規(guī)律得到直觀的揭示.運(yùn)用樣本的平均數(shù)可以對(duì)總體水平作出估計(jì),用樣本的極差、方差(標(biāo)準(zhǔn)差)可以估計(jì)總體的穩(wěn)定程度.

對(duì)兩個(gè)變量的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,可發(fā)現(xiàn)存在于現(xiàn)實(shí)世界中的回歸現(xiàn)象.用最小二乘法研究回歸現(xiàn)象,得到的線性回歸方程可用于預(yù)測(cè)和估計(jì),為決策提供依據(jù).

總之,統(tǒng)計(jì)的基本思想是從樣本數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)總體的估計(jì).當(dāng)總體容量大或檢測(cè)具有一定的破壞性時(shí),可以從總體2.1抽樣方法1.簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣(1)抽簽法為了了解高一(1)班50名學(xué)生的視力狀況,從中抽取10名學(xué)生進(jìn)行檢查.如何抽取呢?通常使用抽簽法,方法是:將20名學(xué)生從1到50進(jìn)行編號(hào),再制作1到50的50個(gè)號(hào)簽,把50個(gè)號(hào)簽集中在一起并充分?jǐn)噭?,最后隨機(jī)地從中抽10個(gè)號(hào)簽.對(duì)編號(hào)與抽中的號(hào)簽的號(hào)碼相一致的學(xué)生進(jìn)行視力檢查.一般地,用抽簽法從個(gè)體個(gè)數(shù)為N的總體中抽取一個(gè)容量為k的樣本的步驟為:

2.1抽樣方法1.簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣(1)抽簽法為了了解高一(說(shuō)明:1.抽樣公平性原則—等概率—隨機(jī)性;2.抽簽法適用與總體中個(gè)數(shù)N不大的情形.1.將總體中的所有個(gè)體編號(hào)(號(hào)碼可以從1到N);2.將1到N這N個(gè)號(hào)碼寫在形狀、大小相同的號(hào)簽上(號(hào)簽可以用小球、卡片、紙條等制作);3.將號(hào)簽放在同一箱中,并攪拌均勻;4.從箱中每次抽出1個(gè)號(hào)簽,并記錄其編號(hào),連續(xù)抽?。氪?;5.從總體中將與抽到的簽的編號(hào)相一致的個(gè)體取出.說(shuō)明:1.抽樣公平性原則—等概率—隨機(jī)性;2.抽簽法適用與總2.1抽樣方法(2).隨機(jī)數(shù)表法:下面我們用隨機(jī)數(shù)表法求解本節(jié)開頭的問(wèn)題.(1)對(duì)50個(gè)同學(xué)進(jìn)行編號(hào),編號(hào)分別為01,02,03,…,50;

(2)在隨機(jī)數(shù)表中隨機(jī)地確定一個(gè)數(shù)作為開始,如第8行第29列的數(shù)7開始.為便于說(shuō)明,我們將附表中的第6行至第10行摘錄如下:

16227794394954435482173793237887352096438426349164844217533157245506887704744767217633502583921206766301637859169555671998105071751286735807

44

3952387933

21123429786456078252420744381551001342996602795457608632440947279654491746096290528477270802734328第29列第8行(3)從數(shù)7開始向右讀下去,每次讀兩位,凡不在01到50中的數(shù)跳過(guò)去不讀,遇到已經(jīng)讀過(guò)的數(shù)也跳過(guò)去,便可依次得到12,07,44,39,38,33,21,34,29,42這10個(gè)號(hào)碼,就是所要抽取的10個(gè)樣本個(gè)體的號(hào)碼.2.1抽樣方法(2).隨機(jī)數(shù)表法:下面我們用隨機(jī)數(shù)表法求將總體中的N個(gè)個(gè)體編號(hào)時(shí)可以從0開始,例如當(dāng)N=100時(shí),編號(hào)可以是00,01,02,…,99.這樣,總體中的所有個(gè)體均可用兩位數(shù)字號(hào)碼表示,便于使用隨機(jī)數(shù)表.當(dāng)隨機(jī)地選定開始的數(shù)后,讀數(shù)的方向可以向右,也可以向左、向上、向下等.由此可見(jiàn),用隨機(jī)數(shù)表法抽取樣本的步驟是:(1)對(duì)總體中的個(gè)體進(jìn)行編號(hào)(每個(gè)號(hào)碼位數(shù)一致);(2)在隨機(jī)數(shù)表中任選一個(gè)數(shù)作為開始;(3)從選定的數(shù)開始按一定的方向讀下去,得到的數(shù)碼若不在編號(hào)中,則跳過(guò);若在編號(hào)中,則取出;如果得到的號(hào)碼前面已經(jīng)取出,也跳過(guò);如此繼續(xù)下去,直到取滿為止;(4)根據(jù)選定的號(hào)碼抽取樣本.將總體中的N個(gè)個(gè)體編號(hào)時(shí)可以從0開始,例如當(dāng)N=100時(shí),編小結(jié):1.抽樣無(wú)放回;2.抽樣公平性;3.抽簽法,隨機(jī)數(shù)表法—簡(jiǎn)單的隨機(jī)抽樣.小結(jié):1.抽樣無(wú)放回;2.抽樣公平性;3.抽簽法,隨機(jī)數(shù)表法第四步將編號(hào)為,+10,+20,…,+610的個(gè)體抽出,組成樣本.第三步在第一段000,001,002,…,009這十個(gè)編號(hào)中用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣確定起始號(hào)碼;

因?yàn)?24的10%約為62,624不能被62整除,為了保證“等距”分段,應(yīng)先剔除4人.2.系統(tǒng)抽樣:例某單位在崗職工共624人,為了調(diào)查工人用于上班途中的時(shí)間,決定抽取10%的工人進(jìn)行調(diào)查.如何采用系統(tǒng)抽樣方法完成這一抽樣?分析:第一步將624名職工用隨機(jī)方式進(jìn)行編號(hào);解:第二步從總體中剔除4人(剔除方法可用隨機(jī)數(shù)表法),將剩下的620名職工重新編號(hào)(分別為000,001,002,…,619),并分成62段;第四步將編號(hào)為第三步在第一段000,001,002,…系統(tǒng)抽樣的步驟為:(1)采用隨機(jī)的方式將總體中的個(gè)體編號(hào);(2)將整個(gè)的編號(hào)按一定的間隔(設(shè)為k)分段,當(dāng)(N為總體中的個(gè)體數(shù),n為樣本容量)是整數(shù)時(shí),k=;當(dāng)不是整數(shù)時(shí),從總體中剔除一些個(gè)體,使剩下的總體中個(gè)體的個(gè)數(shù)N′能被n整除,這時(shí)k=,并將剩下的總體重新編號(hào);(3)在第一段中用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣確定起始的個(gè)體編號(hào)l;(4)將編號(hào)為l,l+k,l+2k,…,l+(n-1)k的個(gè)體抽出.系統(tǒng)抽樣的步驟為:(1)采用隨機(jī)的方式將總體中的個(gè)體編號(hào);(小結(jié):1.適用與總體中個(gè)體無(wú)明顯的層次差異;2.系統(tǒng)抽樣—等距抽樣.小結(jié):1.適用與總體中個(gè)體無(wú)明顯的層次差異;2.系統(tǒng)抽樣—等3.分層抽樣例某電視臺(tái)在因特網(wǎng)上就觀眾對(duì)某一節(jié)目的喜愛(ài)程度進(jìn)行調(diào)查,參加調(diào)查的總?cè)藬?shù)為1200人,其中持各種態(tài)度的人數(shù)如下表所示:很喜愛(ài)喜愛(ài)一般不喜愛(ài)2435456739261072電視臺(tái)為進(jìn)一步了解觀眾的具體想法和意見(jiàn),打算從中抽取60人進(jìn)行更為詳細(xì)的調(diào)查,應(yīng)怎樣進(jìn)行抽樣?分析:因?yàn)榭傮w中人數(shù)較多,所以不宜采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣.又由于持不同態(tài)度的人數(shù)差異較大,故也不宜用系統(tǒng)抽樣方法,而以分層抽樣為妥.3.分層抽樣例某電視臺(tái)在因特網(wǎng)上就觀眾對(duì)某一節(jié)目的喜愛(ài)程度

解可用分層抽樣方法,其總體容量為12000.“很喜愛(ài)”占“喜愛(ài)”占

“一般”占

“不喜愛(ài)”占

因此,采用分層抽樣的方法在“很喜愛(ài)”、“喜愛(ài)”、“一般”和“不喜愛(ài)”的2435人、4567人、3926人和1072人中分別抽取12人、23人、20人和5人.解可用分層抽樣方法,其總體容量為12000.“很喜愛(ài)”占

一般地,當(dāng)總體由差異明顯的幾個(gè)部分組成時(shí),為了使樣本更客觀地反映總體情況,我們常常將總體中的個(gè)體按不同的特點(diǎn)分成層次比較分明的幾部分,然后按各部分在總體中所占的比實(shí)施抽樣,這種抽樣方法叫分層抽樣(stratifiedsampling),其中所分成的各個(gè)部分稱為“層”.分層抽樣的步驟是:(1)將總體按一定標(biāo)準(zhǔn)分層;(2)計(jì)算各層的個(gè)體數(shù)與總體的個(gè)體數(shù)的比;(3)按各層個(gè)體數(shù)占總體的個(gè)體數(shù)的比確定各層應(yīng)抽取的樣本容量;(4)在每一層進(jìn)行抽樣(可用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣).一般地,當(dāng)總體由差異明顯的幾個(gè)部分組成時(shí),為說(shuō)明:1.適用與總體中個(gè)體有明顯的層次差異,層次分明的特點(diǎn);2.總體中個(gè)體數(shù)N較大時(shí),系統(tǒng)抽樣,分層抽樣二者選其一.說(shuō)明:1.適用與總體中個(gè)體有明顯的層次差異,層次2.總體中個(gè)類別特點(diǎn)相互聯(lián)系適用范圍共同點(diǎn)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣從總體中逐個(gè)抽取總體中的個(gè)體個(gè)數(shù)較少抽樣過(guò)程中每個(gè)個(gè)體被抽到的可能性相同系統(tǒng)抽樣將總體平均分成幾部分,按事先確定的規(guī)則分別在各部分中抽取在起始部分抽樣時(shí),采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣總體中的個(gè)體個(gè)數(shù)較多分層抽樣將總體分成幾層,按各層個(gè)體數(shù)之比抽取各層抽樣時(shí)采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣總體由差異明顯的幾部分組成以上我們學(xué)習(xí)了三種抽樣方法,這些抽樣方法的特點(diǎn)及適用范圍可歸納如下:類別特點(diǎn)相互聯(lián)系適用范圍共同點(diǎn)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣從總體中逐個(gè)抽例1下列問(wèn)題中,采用怎樣的抽樣方法較為合理?(1)從10臺(tái)冰箱中抽取3臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量檢查;(2)某電影院有32排座位,每排有40個(gè)座位,座位號(hào)為1~40.有一次報(bào)告會(huì)坐滿了聽眾,報(bào)告會(huì)結(jié)束以后為聽取意見(jiàn),需留下32名聽眾進(jìn)行座談;(3)某學(xué)校有160名教職工,其中教師120名,行政人員16名,后勤人員24名.為了了解教職工對(duì)學(xué)校在校務(wù)公開方面的意見(jiàn),擬抽取一個(gè)容量為20的樣本.分析

(1)總體容量比較小,用抽簽法或隨機(jī)數(shù)表法都很方便.(2)總體容量比較大,用抽簽法或隨機(jī)數(shù)表法比較麻煩.由于人員沒(méi)有明顯差異,且剛好32排,每排人數(shù)相同,可用系統(tǒng)抽樣.(3)由于學(xué)校各類人員對(duì)這一問(wèn)題的看法可能差異較大,故應(yīng)采用分層抽樣方法.例1下列問(wèn)題中,采用怎樣的抽樣方法較為合理?(1)從10臺(tái)例2.假設(shè)要考察某公司生產(chǎn)的500克袋狀牛奶的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),現(xiàn)從800袋牛奶中抽取60袋進(jìn)行檢驗(yàn),利用隨機(jī)數(shù)表抽樣本時(shí),先將800袋牛奶按000,001,…,799進(jìn)行編號(hào),如果從隨機(jī)表第8行第18列的數(shù)開始向右讀,請(qǐng)你依次寫出最先檢測(cè)的5牛奶的編號(hào)(下面摘取了一隨機(jī)數(shù)表的第7行至第9行)84421753315724550688770474476721763350258392120676……6301637859169556671998105071751286735807443962587973211234297864560782524207443815510613429966027954……例2.假設(shè)要考察某公司生產(chǎn)的500克袋狀牛奶的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),1.現(xiàn)有以下兩項(xiàng)調(diào)查:①某裝訂廠平均每小時(shí)大約裝訂圖書362冊(cè),要求檢驗(yàn)員每小時(shí)抽取40冊(cè)圖書,檢查其裝訂質(zhì)量狀況;②某市有大型、中型與小型的商店共1500家,三者數(shù)量之比為1∶5∶9.為了調(diào)查全市商店每日零售額情況,抽取其中15家進(jìn)行調(diào)查.完成①、②這兩項(xiàng)調(diào)查宜采用的抽樣方法依次是()A、簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法,分層抽樣法B、分層抽樣法,簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法C、分層抽樣法,系統(tǒng)抽樣法D、系統(tǒng)抽樣法,分層抽樣法D1.現(xiàn)有以下兩項(xiàng)調(diào)查:①某裝訂廠平均每D2.要從已編號(hào)(1~60)的60枚最新研制的某型導(dǎo)彈中隨機(jī)抽取6枚來(lái)進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn),用每部分選取的號(hào)碼間隔一樣的系統(tǒng)抽樣方法確定所選取的6枚導(dǎo)彈的編號(hào)可能是()A.5,10,15,20,25,30B.3,13,23,33,43,53C.1,2,3,4,5,6D.2,8,14,20,26,32B2.要從已編號(hào)(1~60)的60枚最新B3.某校有行政人員、教學(xué)人員和教輔人員共200人,其中教學(xué)人員與教輔人員的比為10

1,行政人員有24人,現(xiàn)采取分層抽樣容量為50的樣本,那么行政人員應(yīng)抽取的人數(shù)為()A3B4C6D8C教學(xué)人員和教輔人員應(yīng)抽取的人數(shù)分別為_____和_____.4043.某校有行政人員、教學(xué)人員和教輔C教學(xué)人員和教輔人員應(yīng)抽取2.2總體分布的估計(jì)例為了了解一大片經(jīng)濟(jì)林的生長(zhǎng)情況,隨機(jī)測(cè)量其中的100株的底部周長(zhǎng),得到如下數(shù)據(jù)表(長(zhǎng)度單位:cm):135981021109912111096100103125971171131109210210910411210912487131971021231041041281051231111031059211410810410212912697100115111106117104109111891101218012012110410811812999909912112310711191100991011169710210810195107101102108117991181061199712610812311998121101113102103104108(1)編制頻率分布表;(2)繪制頻率分布直方圖;(3)估計(jì)該片經(jīng)濟(jì)林中底部周長(zhǎng)小于100cm的樹木約占多少,周長(zhǎng)不小于120cm的樹木約占多少.(4)繪制頻率分布折線圖;(5)繪制概率分布曲線;2.2總體分布的估計(jì)例為了了解一大片經(jīng)濟(jì)林的生長(zhǎng)情況小結(jié):1.頻率直方圖中矩形條的面積=組距=頻率;2.頻率分布表頻率直方圖后者更直觀形象地反映樣本的分布規(guī)律.小結(jié):1.頻率直方圖中矩形條的面積=例有同一型號(hào)的汽車100輛,為了解這種汽車每耗油1所行路程的情況,現(xiàn)從中隨機(jī)抽出10輛在同一條件下進(jìn)行耗油1所行路程試驗(yàn),得到如下樣本數(shù)據(jù)(單位:):13.7,12.7,14.4,13.8,13.3,12.5,13.5,13.6,13.1,13.4并分組如下:分組頻數(shù)頻率合計(jì)12.4512.9513.4513.9514.450.20.40.60.81路程(km)頻率/組距(1)完成上面頻率分布表;(2)根據(jù)上表在給定坐標(biāo)系中畫出頻率分布直方圖,并根據(jù)樣本估計(jì)總體數(shù)據(jù)落在中的概率;(3)據(jù)樣本對(duì)總體的期望值進(jìn)行估計(jì)。1010例有同一型號(hào)的汽車100輛,為了解這種汽車每耗油1所行路1.甲、乙兩種冬小麥試驗(yàn)品種連續(xù)5年的平均單位面積產(chǎn)量如下(單位:)品種第一年第二年第三年第四年第五年甲9.89.910.11010.2乙9.410.310.89.79.8產(chǎn)量較高的是:_____________;產(chǎn)量比較穩(wěn)定的是:_________.乙品種甲品種1.甲、乙兩種冬小麥試驗(yàn)品種連續(xù)5年的品種第一年第二年第三年2.在一次文藝比賽中,12名專業(yè)人員和12名觀眾代表各組成一個(gè)評(píng)判小組,給參賽選手打分,下面是兩個(gè)評(píng)判組對(duì)同一名選手的打分:小組A:42,45,48,46,52,47,49,55,42,51,47,45;小組B:55,36,70,66,75,49,46,68,42,62,58,47.通過(guò)計(jì)算說(shuō)明小組A、B哪個(gè)更像是由專業(yè)人士組成的評(píng)判小組.A2.在一次文藝比賽中,12名專業(yè)人員A

3.為了了解小學(xué)生的體能情況,抽取了某小學(xué)同年級(jí)部分學(xué)生進(jìn)行跳繩測(cè)試,將所得的數(shù)據(jù)整理后畫出頻率分布直方圖(如下圖),已知圖中從左到右的前三個(gè)小組的頻率分別是0.1,0.3,0.4.第一小組的頻數(shù)是5.頻率組距49.574.599.5124.5149.5求第四小組的頻率和參加這次測(cè)試的學(xué)生人數(shù);(2)在這次測(cè)試中,學(xué)生跳繩次數(shù)的中位數(shù)落在第幾小組內(nèi)?(3)參加這次測(cè)試跳繩次數(shù)在100次以上為優(yōu)秀,試估計(jì)該校此年級(jí)跳繩成績(jī)的優(yōu)秀率是多少?

50第3小組60%3.為了了解小學(xué)生的體能情況,抽取了某小學(xué)同年級(jí)部分學(xué)生進(jìn)2.3總體特征數(shù)的估計(jì)1.平均數(shù)2.方差,標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)一組樣本數(shù)據(jù),其平均數(shù)為,則稱為這個(gè)樣本的方差,其算術(shù)平方根

為樣本的標(biāo)準(zhǔn)差,分別簡(jiǎn)稱樣本方差、樣本標(biāo)準(zhǔn)差.小結(jié):1.方差,標(biāo)準(zhǔn)差是用來(lái)刻畫樣本的穩(wěn)定性;2.比較的標(biāo)準(zhǔn)——越小越好。2.3總體特征數(shù)的估計(jì)1.平均數(shù)2.方差,標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)一組樣本例1下面是某校學(xué)生日睡眠時(shí)間的抽樣頻率分布表(單位:h),試估計(jì)該校學(xué)生的日平均睡眠時(shí)間.睡眠時(shí)間人數(shù)頻率[6,6.5)50.05[6.5,7)170.17[7,7.5)330.33[7.5,8)370.37[8,8.5)60.06[8.5,9)20.02合計(jì)1001分析要確定這100名學(xué)生的平均睡眠時(shí)間,就必須計(jì)算其總睡眠時(shí)間.由于每組中的個(gè)體睡眠時(shí)間只是一個(gè)范圍,可以用各組區(qū)間的組中值近似地表示.例1下面是某校學(xué)生日睡眠時(shí)間的抽樣頻率分布表(單位:h)解法1總睡眠時(shí)間約為6.25×5+6.75×17+7.25×33+7.75×37+8.25×6+8.75×2=739(h).故平均睡眠時(shí)間約為7.39h.解法2求組中值與對(duì)應(yīng)頻率之積的和6.25×0.05+6.75×0.17+7.25×0.33+7.75×0.37+8.25×0.06+8.78×0.02=7.39(h).答估計(jì)該校學(xué)生的日平均睡眠時(shí)間約為7.39h.解法1總睡眠時(shí)間約為故平均睡眠時(shí)間約為7.39h.解法2例2甲、乙兩種冬水稻試驗(yàn)品種連續(xù)5年的平均單位面積產(chǎn)量如下(單位:t/hm2),試根據(jù)這組數(shù)據(jù)估計(jì)哪一種水稻品種的產(chǎn)量比較穩(wěn)定.品種第1年第2年第3年第4年第5年甲9.89.910.11010.2乙9.410.310.89.79.8例2甲、乙兩種冬水稻試驗(yàn)品種連續(xù)5年的平均單位面積產(chǎn)量如

解甲品種的樣本平均數(shù)為10,樣本方差為[(9.8-10)2+(9.9-10)2+(10.1-10)2+(10-10)2+(10.2-10)2]÷5=0.02,乙品種的樣本平均數(shù)也為10,樣本方差為

[(9.4-10)2+(10.3-10)2+(10.8-10)2+(9.7-10)2+(9.8-10)2]÷5=0.24,因?yàn)?.24>0.02,所以,由這組數(shù)據(jù)可以認(rèn)為甲種水稻的產(chǎn)量比較穩(wěn)定.解甲品種的樣本平均數(shù)為10,樣本方差為[(9.8-101.數(shù)據(jù)70,71,72,73的標(biāo)準(zhǔn)差是()D121.數(shù)據(jù)70,71,72,73的標(biāo)準(zhǔn)差是()D122.4線性相關(guān)關(guān)系:能用直線方程近似表示的相關(guān)關(guān)系叫做線性相關(guān)關(guān)系.2.4線性相關(guān)關(guān)系:近似表示的相關(guān)關(guān)系叫做線性相關(guān)關(guān)系.線性回歸方程:一般地,設(shè)有n個(gè)觀察數(shù)據(jù)如下:……當(dāng)a,b使

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