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第二節(jié)用樣本的數(shù)字特征估計(jì)總體?1.結(jié)合實(shí)例,能用樣本估計(jì)總體的集中趨勢參數(shù)(平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)),理解集中趨勢參數(shù)的統(tǒng)計(jì)含義.2.結(jié)合實(shí)例,能用樣本估計(jì)總體的離散程度參數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差、方差、極差),理解離散程度參數(shù)的統(tǒng)計(jì)含義.3.結(jié)合實(shí)例,能用樣本估計(jì)總體的取值規(guī)律.4.結(jié)合實(shí)例,能用樣本估計(jì)百分位數(shù),理解百分位數(shù)的統(tǒng)計(jì)含義.CONTENTS010203/目錄
知識·逐點(diǎn)夯實(shí)考點(diǎn)·分類突破課時·過關(guān)檢測01?1.總體百分位數(shù)的估計(jì)(1)百分位數(shù)定義意義百分位數(shù)一組數(shù)據(jù)的第p百分位數(shù)是這樣一個值,它使得這組數(shù)據(jù)中
至少
?有p%的數(shù)據(jù)小于或等于這個值,且至少有(100-p)%的數(shù)據(jù)大于或等于這個值反映該組數(shù)中小于或等于該百分位數(shù)的分布特點(diǎn)至少
(2)求一組n個數(shù)據(jù)的第p百分位數(shù)的步驟第1步:按從小到大排列原始數(shù)據(jù);第2步:計(jì)算i=
n×p%
?;第3步:若i不是整數(shù),而大于i的比鄰整數(shù)為j,則第p百分位數(shù)為第j項(xiàng)數(shù)據(jù);若i是整數(shù),則第p百分位數(shù)為第i項(xiàng)與第(i+1)項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均數(shù).n×p%
2.總體集中趨勢的估計(jì)(1)中位數(shù):將一組數(shù)據(jù)按大小依次排列,處于
最中間
?位置的一個數(shù)據(jù)(或最中間兩個數(shù)據(jù)的平均數(shù))叫做這組數(shù)據(jù)的中位數(shù);(2)眾數(shù):一組數(shù)據(jù)中出現(xiàn)次數(shù)
最多
?的數(shù)據(jù)叫做這組數(shù)據(jù)的眾數(shù);
提醒
(1)中位數(shù)是樣本數(shù)據(jù)所占頻率的等分線,不受少數(shù)極端值影響;(2)眾數(shù)體現(xiàn)了樣本數(shù)據(jù)的最大集中點(diǎn),一組數(shù)據(jù)可能有n個眾數(shù),也可能沒有眾數(shù);(3)與中位數(shù)、眾數(shù)比較,平均數(shù)反映出樣本數(shù)據(jù)的更多信息,對樣本數(shù)據(jù)中的少數(shù)極端值更加敏感.最中間
最多
算術(shù)
3.總體離散程度的估計(jì)
①標(biāo)準(zhǔn)差
②方差
(2)分層隨機(jī)抽樣的均值與方差
?1.判斷正誤.(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)(1)對一組數(shù)據(jù)來說,平均數(shù)和中位數(shù)總是非常接近.
(
)答案:(1)×
(2)在頻率分布直方圖中,最高的小長方形底邊中點(diǎn)的橫坐標(biāo)是眾數(shù).
(
)答案:(2)√
(3)方差與標(biāo)準(zhǔn)差具有相同的單位.
(
)答案:(3)×
(4)如果一組數(shù)中每個數(shù)減去同一個非零常數(shù),則這組數(shù)的平均數(shù)改變,方差不變.
(
)答案:(4)√2.若某校高一年級8個班參加合唱比賽的得分分別為87,89,90,91,92,93,94,96,則這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)和平均數(shù)分別是
(
)A.91.5和91.5B.91.5和92C.91和91.5D.92和92
3.為了弘揚(yáng)體育精神,某校組織秋季運(yùn)動會,在一項(xiàng)比賽中,學(xué)生甲進(jìn)行了8組投籃,得分分別為10,8,a,8,7,9,6,8,如果學(xué)生甲的平均得分為8分,那么這組數(shù)據(jù)的第75百分位數(shù)為
(
)A.8B.9C.8.5D.9.5
4.(多選)下列說法正確的是
(
)A.眾數(shù)可以準(zhǔn)確地反映出總體的情況B.一組數(shù)據(jù)的平均數(shù)一定大于這組數(shù)據(jù)中的每個數(shù)據(jù)C.平均數(shù)、眾數(shù)與中位數(shù)從不同的角度描述了一組數(shù)據(jù)的集中趨勢D.一組數(shù)據(jù)的方差越大,說明這組數(shù)據(jù)的波動越大解析:CD
對于A,眾數(shù)體現(xiàn)了樣本數(shù)據(jù)的最大集中點(diǎn),但對其他數(shù)據(jù)信息的忽略使得其無法客觀反映總體特征,所以A錯誤;對于B,一組數(shù)的平均數(shù)不可能大于這組數(shù)據(jù)中的每一個數(shù)據(jù),所以B錯誤;對于C,平均數(shù)、眾數(shù)與中位數(shù)從不同的角度描述了一組數(shù)據(jù)的集中趨勢,所以C正確;對于D,方差可以用來衡量一組數(shù)據(jù)波動的大小,方差越小,數(shù)據(jù)波動越小,方差越大,數(shù)據(jù)波動越大,所以D正確.?1.頻率分布直方圖中的常見結(jié)論(1)眾數(shù)的估計(jì)值為最高矩形底邊的中點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo);(2)平均數(shù)的估計(jì)值等于頻率分布直方圖中每個小矩形的面積乘以小矩形底邊中點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和;(3)中位數(shù)的估計(jì)值的左邊和右邊的小矩形的面積和是相等的.2.平均數(shù)、方差的公式推廣
?1.(2020·全國Ⅲ卷)設(shè)一組樣本數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn的方差為0.01,則數(shù)據(jù)10x1,10x2,…,10xn的方差為
(
)A.0.01B.0.1C.1D.10解析:C
由結(jié)論2知,樣本數(shù)據(jù)10x1,10x2,…,10xn的方差為102×0.01=1,故選C.2.(多選)如圖是某班50名學(xué)生期中考試數(shù)學(xué)成績的頻率分布直方圖,其中成績分組區(qū)間是[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100],則下列說法正確的是
(
)A.圖中的x
的值為0.018B.該班50名學(xué)生期中考試數(shù)學(xué)成績的眾數(shù)是75C.該班50名學(xué)生期中考試數(shù)學(xué)成績的中位數(shù)是75D.該班50名學(xué)生期中考試數(shù)學(xué)成績的平均數(shù)是75
02?總體百分位數(shù)的估計(jì)【例1】
(1)將高三某班60名學(xué)生參加某次數(shù)學(xué)模擬考試所得的成績(成績均為整數(shù))整理后畫出頻率分布直方圖如圖,則此班的模擬考試成績的80%分位數(shù)是
?;(結(jié)果保留兩位小數(shù))
答案
(1)124.44
(2)一個容量為20的樣本,其數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列為:1,2,2,3,5,6,6,7,8,8,9,10,13,13,14,15,17,17,18,18,則該組數(shù)據(jù)的第75百分位數(shù)為
?,第86百分位數(shù)為
?.
答案
(2)14.5
17
?1.如圖所示是某市3月1日至3月10日的最低氣溫(單位:℃)的情況繪制的折線統(tǒng)計(jì)圖,由圖可知這10天最低氣溫的第80百分位數(shù)是
(
)A.-2B.0C.1D.2
2.已知100個數(shù)據(jù)的第75百分位數(shù)是9.3,則下列說法正確的是
(
)A.這100個數(shù)據(jù)中一定有75個數(shù)小于或等于9.3B.把這100個數(shù)據(jù)從小到大排列后,9.3是第75個數(shù)據(jù)C.把這100個數(shù)據(jù)從小到大排列后,9.3是第75個數(shù)據(jù)和第76個數(shù)據(jù)的平均數(shù)D.把這100個數(shù)據(jù)從小到大排列后,9.3是第75個數(shù)據(jù)和第74個數(shù)據(jù)的平均數(shù)解析:C
因?yàn)?00×75%=75,為整數(shù),所以第75個數(shù)據(jù)和第76個數(shù)據(jù)的平均數(shù)為第75百分位數(shù),是9.3,則C正確,其他選項(xiàng)均不正確,故選C.總體集中趨勢的估計(jì)【例2】
(多選)某城市在創(chuàng)建文明城市的活動中,為了解居民對“創(chuàng)建文明城市”的滿意程度,組織居民給活動打分(分?jǐn)?shù)為整數(shù),滿分100分),從中隨機(jī)抽取一個容量為100的樣本,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均在[40,100]內(nèi).現(xiàn)將這些分?jǐn)?shù)分成6組并畫出樣本的頻率分布直方圖,但不小心污損了部分圖形,如圖所示.觀察圖形,則下列說法正確的是
(
)A.頻率分布直方圖中第三組的頻數(shù)為10B.根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)樣本的眾數(shù)為75分C.根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)樣本的中位數(shù)為75分D.根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)樣本的平均數(shù)為75分解析
分?jǐn)?shù)在[60,70)內(nèi)的頻率為1-10×(0.005+0.020+0.030+0.025+0.010)=0.10,所以第三組的頻數(shù)為100×0.10=10,故A正確;因?yàn)楸姅?shù)的估計(jì)值是頻率分布直方圖中最高矩形底邊的中點(diǎn)的橫坐標(biāo),從圖中可看出眾數(shù)的估計(jì)值為75分,故B正確;因?yàn)椋?.005+0.020+0.010)×10=0.35<0.5,(0.005+0.020+0.010+0.030)×10=0.65>0.5,所以中位數(shù)位于[70,80)內(nèi),設(shè)中位數(shù)為x,則0.35+0.03(x-70)=0.5,解得x=75,所以中位數(shù)的估計(jì)值為75分,故C正確;樣本平均數(shù)的估計(jì)值為45×(10×0.005)+55×(10×0.020)+65×(10×0.010)+75×(10×0.030)+85×(10×0.025)+95×(10×0.010)=73(分),故D錯誤.答案
ABC|解題技法|求眾數(shù)、中位數(shù)、平均數(shù)的方法(1)眾數(shù):由定義知,一組數(shù)據(jù)中出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù),即為眾數(shù),若有兩個或幾個數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)最多,且出現(xiàn)的次數(shù)一樣,這些數(shù)據(jù)都是這組數(shù)據(jù)的眾數(shù);若一組數(shù)據(jù)中,每個數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)一樣多,則認(rèn)為這組數(shù)據(jù)沒有眾數(shù);(2)中位數(shù):若一組數(shù)據(jù)為奇數(shù)個,按照從小到大(或從大到?。┑捻樞蚺帕校挥谥虚g位置的數(shù)據(jù)就是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù);若一組數(shù)據(jù)為偶數(shù)個,按照從小到大(或從大到小)的順序排列,位于中間位置的兩個數(shù)據(jù)的平均數(shù)就是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù);
?1.下面是某城市某日在不同觀測點(diǎn)對細(xì)顆粒物(PM2.5)的觀測值:396275268225168166176173188168141157若在此組數(shù)據(jù)中增加一個比現(xiàn)有的最大值大25的數(shù)據(jù),則下列數(shù)字特征沒有改變的是
(
)A.極差B.中位數(shù)C.眾數(shù)D.平均數(shù)
2.(多選)2022年7月下旬,某省遭遇特大洪澇災(zāi)害,某品牌服飾公司第一時間向該省捐贈5000萬元物資以援助抗災(zāi),該品牌隨后受到消費(fèi)者的青睞,如圖為該品牌服飾某分店1~8月的銷量(單位:件)情況.以下描述正確的是(
)A.這8個月銷量的極差為4132B.這8個月銷量的中位數(shù)為2499C.這8個月中2月份的銷量最低D.這8個月中銷量比前一個月增長最多的是7月份解析:ACD對于A,這8個月銷量的極差為4844-712=4132,故A正確;對于B,這8個月的銷量從小到大依次為712,1433,1533,1952,2822,
3046,4532,4844,所以這8個月銷量的中位數(shù)是19522=2387,故B不正確;對于C,由題圖可知,這8個月中2月份的銷量最低,故C正確;對于D,由題圖可知,這8個月中銷量比前一個月增長最多的是7月份,增加了4532-2822=1710,故D正確.總體離散程度的估計(jì)考向1
方差與標(biāo)準(zhǔn)差【例3】
(2021·全國乙卷)某廠研制了一種生產(chǎn)高精產(chǎn)品的設(shè)備,為檢驗(yàn)新設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的某項(xiàng)指標(biāo)有無提高,用一臺舊設(shè)備和一臺新設(shè)備各生產(chǎn)了10件產(chǎn)品,得到各件產(chǎn)品該項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)如下:舊設(shè)備9.810.310.010.29.9新設(shè)備10.110.410.110.010.1舊設(shè)備9.810.010.110.29.7新設(shè)備10.310.610.510.410.5
|解題技法|1.標(biāo)準(zhǔn)差、方差描述了一組數(shù)據(jù)圍繞平均數(shù)波動的情況.標(biāo)準(zhǔn)差、方差越大,數(shù)據(jù)的離散程度越大;標(biāo)準(zhǔn)差、方差越小,數(shù)據(jù)的離散程度越小.2.用樣本估計(jì)總體就是利用樣本的數(shù)字特征來描述總體的數(shù)字特征.考向2
分層隨機(jī)抽樣的方差與標(biāo)準(zhǔn)差【例4】
某學(xué)校統(tǒng)計(jì)教師職稱及年齡,中級職稱教師的人數(shù)為50,其平均年齡為38歲,方差是2,高級職稱的教師中有3人58歲,5人40歲,2人38歲,求該校中級職稱和高級職稱教師年齡的平均數(shù)和方差.
?1.樣本中共有五個個體,其值分別為0,1,2,3,m.若該樣本的平均值為1,則其方差為
(
)D.2
2.在高一入學(xué)時,某班班委統(tǒng)計(jì)了本班所有同學(xué)中考的體育成績,并計(jì)算出平均分和方差.后來又轉(zhuǎn)學(xué)來一位同學(xué).若該同學(xué)中考的體育成績恰好等于這個班級原來所有同學(xué)中考體育成績的平均分,則下列說法正確的是
(
)A.班級平均分不變,方差變小B.班級平均分不變,方差變大C.班級平均分改變,方差變小D.班級平均分改變,方差變大
3.某學(xué)校有高中生500人.其中男生320人,女生180人.為了獲得全體高中生身高的信息,按照分層隨機(jī)抽樣原則抽取樣本,男生樣本量為32,女生樣本量為18,通過計(jì)算得男生身高樣本均值為173.5cm,方差為17,女生身高樣本均值為163.83cm,方差為30.03,求所有數(shù)據(jù)的樣本均值和方差.
03?1.給定一組數(shù)據(jù)5,5,4,3,3,3,2,2,2,1,則這組數(shù)據(jù)的
(
)A.眾數(shù)為2B.平均數(shù)為2.5C.方差為1.6D.標(biāo)準(zhǔn)差為4
2.甲組數(shù)據(jù)為:5,12,16,21,25,37,乙組數(shù)據(jù)為:1,6,14,18,38,39,則甲、乙的平均數(shù)、極差及中位數(shù)相同的是
(
)A.極差B.平均數(shù)C.中位數(shù)D.都不相同
3.甲、乙兩班舉行電腦漢字錄入比賽,參賽學(xué)生每分鐘錄入漢字的個數(shù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算后填入下表:班級參加人數(shù)中位數(shù)方差平均數(shù)甲55149191135乙55151110135下列結(jié)論中,不正確的是
(
)A.甲、乙兩班學(xué)生成績的平均水平相同B.乙班優(yōu)秀的人數(shù)多于甲班優(yōu)秀的人數(shù)(每分鐘輸入漢字?jǐn)?shù)≥150個為優(yōu)秀)C.甲班的成績比乙班的成績波動大D.甲班成績的眾數(shù)小于乙班成績的眾數(shù)
4.某市教育部門組織高中教師在暑假期間進(jìn)行培訓(xùn),培訓(xùn)后統(tǒng)一舉行測試.隨機(jī)抽取100名教師的測試成績(單位:分,滿分100分)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到如圖所示的頻率分布折線圖,則下列說法正確的是(
)A.這100名教師的測試成績的極差是20分B.這100名教師的測試成績的眾數(shù)是90分C.這100名教師的測試成績的中位數(shù)是87.5分D.這100名教師中測試成績不低于90分的人數(shù)占比超過50%解析:C
對于A,由題意知,這100名教師的測試成績的最高分與最低分無法確定,故極差無法確定,故A錯誤;對于B,由題圖易知這100名教師的測試成績的眾數(shù)為87.5分,故B錯誤;對于C,設(shè)這100名教師的測試成績的中位數(shù)為x分,則(0.02+0.04)×5+(x-85)×0.08=0.5,解得x=87.5,故C正確;對于D,這100名教師中測試成績不低于90分的人數(shù)占比為(0.03+0.03)×5×100%=30%,30%<50%,故D錯誤.故選C.5.(多選)下表為2022年某煤炭公司1~10月份的煤炭生產(chǎn)量:月份12345678910產(chǎn)量(單位:萬噸)23252417.517.52126293027則下列結(jié)論正確的是
(
)A.極差為12.5萬噸B.平均數(shù)為24萬噸C.中位數(shù)為24萬噸D.眾數(shù)為17.5萬噸
6.(多選)若甲組樣本數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn(數(shù)據(jù)各不相同)的平均數(shù)為2,方差為4,乙組樣本數(shù)據(jù)3x1+a,3x2+a,…,3xn+a的平均數(shù)為4,則下列說法正確的是
(
)A.a的值為-2B.乙組樣本數(shù)據(jù)的方差為36C.兩組樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)一定相同D.兩組樣本數(shù)據(jù)的極差不同解析:ABD
由題意可知,3×2+a=4,a=-2,故A正確;乙組樣本數(shù)據(jù)方差為9×4=36,故B正確;設(shè)甲組樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)為xi,則乙組樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)為3xi-2,所以兩組樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)不一定相同,故C錯誤;甲組數(shù)據(jù)的極差為xmax-xmin,則乙組數(shù)據(jù)的極差為(3xmax-2)-(3xmin-2)=3(xmax-xmin),所以兩組樣本數(shù)據(jù)的極差不同,故D正確.7.從甲、乙、丙三個廠家生產(chǎn)的同一種產(chǎn)品中各抽取8件產(chǎn)品,對其使用壽命(單位:年)跟蹤調(diào)查結(jié)果如下:甲:3,4,5,6,8,8,8,10;乙:4,6,6,6,8,9,12,13;丙:3,3,4,7,9,10,11,12.三個廠家在廣告中都稱該產(chǎn)品的使用壽命是8年,請根據(jù)結(jié)果判斷廠家在廣告中分別運(yùn)用了平均數(shù)、眾數(shù)、中位數(shù)中的哪一種集中趨勢的特征數(shù):甲
?,乙
?,丙
?.
答案:眾數(shù)
平均數(shù)
中位數(shù)8.已知30個數(shù)據(jù)的60%分位數(shù)是8.2,這30個數(shù)據(jù)從小到大排列后第18個數(shù)據(jù)是7.8,則第19個數(shù)據(jù)是
?.
答案:8.6
10.首次實(shí)施新高考的八?。ㄊ校┯?021年1月23日統(tǒng)一舉行了新高考適應(yīng)性考試,在聯(lián)考結(jié)束后,根據(jù)聯(lián)考成績,考生可了解自己的學(xué)習(xí)情況,作出升學(xué)規(guī)劃,決定是否參加強(qiáng)基計(jì)劃.在本次適應(yīng)性考試中,某學(xué)校為了解高三學(xué)生的聯(lián)考情況,隨機(jī)抽取了100名學(xué)生的聯(lián)考數(shù)學(xué)成績作為樣本,并按照分?jǐn)?shù)段[50,70),[70,90),[90,110),[110,130),[130,150]分組,繪制了如圖所示的頻率分布直方圖.(1)求出圖中a的值并估計(jì)本次考試及格率(“及格率”指得分為90分及以上的學(xué)生所占比例);解:(1)由頻率分布直方圖的性質(zhì),可得(0.004+a+0.013+0.014+0.016)×20=1,解得a=0.003.所以及格率為(0.016+0.014+0.003)×20=0.66=66%.(2)估計(jì)該校學(xué)生聯(lián)考數(shù)學(xué)成績的第80百分位數(shù);
(3)估計(jì)該校學(xué)生聯(lián)考數(shù)學(xué)成績的眾數(shù)、平均數(shù).解:(3)由圖可得,眾數(shù)估計(jì)值為100分.平均數(shù)估計(jì)值為0.08×60+0.26×80+0.32×100+0.28×120+0.06×140=99.6(分).?11.為了考察某校各班參加課外書法小組的人數(shù),在全校隨機(jī)抽取5個班級,把每個班級參加該小組的人數(shù)作為樣本數(shù)據(jù).已知樣本平均數(shù)為10,樣本方差為4,且樣本數(shù)據(jù)互不相同,則樣本數(shù)據(jù)中的最大值為
(
)A.10B.11C.12D.13解析:D
設(shè)5個數(shù)據(jù)分別是x1,x2,x3,x4,x5,則由方差為4得(x1-10)2+(x2-10)2+(x3-10)2+(x4-10)2+(x5-10)2=20,顯然最大值不可能大于14,假如x5≥15,則(x5-10)2≥25,不合題意,若最大值為14,不妨設(shè)x5=14,(x5-10)2=16,則(x1-10)2,(x2-10)2,(x3-10)2,(x4-10)2只能一個0,兩個1,還有一個是4,不合題意,若最大值為13,不妨設(shè)x5=13,此時如x1=7,x2=9,x3=10,x4=11,滿足題意.故選D.12.某班成立了A,B兩個數(shù)學(xué)興趣小組,A組10人,B組30人,經(jīng)過一周的補(bǔ)習(xí)后進(jìn)行了一次測試,在該測試中,A組的平均成績?yōu)?30分,方差為115,B組的平均成績?yōu)?10分,方差為215.則在這次測試中全班學(xué)生的平均成績和方差分別為
?,
?.
答案:115
26513.某年級120名學(xué)生在一次百米測試中,成績?nèi)拷橛?3秒與18秒之間.將測試結(jié)果分成5組:[13,14),[14,15),[15,16),[16,17),[17,18],得到如圖所示的頻率分布直方圖.如果從左到右的5個小矩形的面積之比為1∶3∶7∶6∶3,那么成績的70%分位數(shù)約為
?秒.
答案:16.514.某種治療心臟病的中藥產(chǎn)品的質(zhì)量以其質(zhì)量指標(biāo)值衡量,質(zhì)量指標(biāo)值越大表明質(zhì)量越好.為了提高中藥產(chǎn)品的質(zhì)量,我國醫(yī)療科研專家攻堅(jiān)克難,研發(fā)出A,B兩種新配方,在這兩種新配方生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取數(shù)量相同的樣本,測量這些產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)值,規(guī)定質(zhì)量指標(biāo)值小于85為廢品,在[85,115)為一等品,不小于115為特等品.現(xiàn)把測量數(shù)據(jù)整理如下,其中B配方的樣本中有6件廢品.A配方的頻數(shù)分布表質(zhì)量指標(biāo)值[75,85)[85,95)[95,105)[105,115)[115,125]頻數(shù)8a36248(1)求實(shí)數(shù)a,b的值
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