用样本估计总体
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用样本估计总体一、用样本的频率分布估计总体分布(1)频数、频率将一批数据按要求分为若干个组,各组内数据的个数,叫做该组的频数。
每组数除以全体数据的个数的商叫做该组的频率。
频率反映数据在每组中所占比例的大小。
(2)样本的频率分布根据随机所抽样本的大小,分别计算某一事件出现的频率,这些频率的分布规律(取值状况),就叫做样本的频率分布。
为了能直观地显示样本的频率分布情况,通常我们会将样本的容量、样本中出现该事件的频数以及计算所得的频率列在一张表中,叫做样本频率分布表。
(3)用样本频率分布估计总体的分布从一个总体得到一个包含大量数据的样本时,我们很难从一个个数字中直接看出样本所含的信息。
如果把这些数据形成频数分布或频率分布,就可以比较清楚地看出样本数据的特征,从而估计总体的分布情况。
用样本估计总体,是研究统计问题的一个基本思想方法,而对于总体分布,我们总是用样本的频率分布对它进行估计。
(4)频率分布直方图的特点从频率分布直方图可以清楚地看出数据分布的总体态势,但是从直方图本身得不出原始的数据内容,所以,把数据表示成直方图后,原有的具体数据信息就被抹掉了。
(5)频率分布折线图把频率分布直方图各个长方形上边的中点用线段连接起来,就得到频率分布折线图,如图所示。
为了方便看图,一般习惯于把频率分布折线图画成与横轴相连,所以横轴上的左右两端点没有实际意义。
(6)总体密度曲线①如果样本容量越大,所分组数越多,频率分布直方图中表示的频率分布就越接近于总体在各个小组内所取值的个数与总数比值的大小。
设想如果样本容量不断增大,分组的组距不断缩小,则频率分布直方图实际上是越来越接近于总体的分布,它可以用一条光滑曲线来描绘,这条光滑曲线就叫做总体密度曲线。
y f x()②总体密度曲线精确地反映了一个总体在各个区域内取值的百分比。
a b内的百分比就是图中带斜线部分的面积。
对本例来说,总体密度曲线呈产品尺寸落在(,)中间高两边低的“钟”形分布,总体的数据大致呈对称分布,并且大部分数据都集中在靠近中间的区间内。
9.2 用样本估计总体班级姓名一、学习目标:(1)了解分布的意义和作用,会列频率分布表,会画频率分布直方图、频率折线图、茎叶图,理解它们各自的特点.(2)理解样本数据标准差的意义和作用,会计算数据标准差及方差.(3)能从样本数据中提取基本的数字特征(如平均数、标准差),并作出合理的解释.(4)会用样本的频率分布估计总体分布,会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征,理解用样本估计总体的思想.(5)会用随机抽样的基本方法和样本估计总体的思想,解决一些简单的实际问题.二、学习建议:(1)统计图表是统计中的主要工具,学会从图表中提取有关的数据信息、进行统计推断的方法.(2)加强运算能力的培养,统计的数字计算较繁,要有良好的运算习惯,通过统计的复习提高运算能力.三、自主预习1.从高三学生中抽取50名同学参加数学竞赛,成绩的分组及各组的频数如下(单位:分):[40,50),2;[50,60),3;[60,70),10;[70,80),15;[80,90),12;[90,100),8.知识链接1:列频率分布表、画频率分布直方图的步骤(1)计算极差,即计算一组数据中的差;(2)决定与;(3)将数据分组;(4)列表;(5)画频率分布直方图.注:①频率分布直方图是用小长方形的来表示在各个区间内取值的频率.直角坐标系中的纵轴表示的比值,即小长方形面积=×=频率;②各组频率的和等于,即所有长方形面积的和等于;③频率分布表在数量表示上比较,但不够、,不利于分析数据分布的;④从频率分布直方图可以清楚地看出数据分布的,但是从直方图本身得不出.2.连接频率分布直方图中各个小长方形上端的,就得到频率分布折线图.随着样本容量的增加,作图时所分的组数增加,组距减小,相应的频率折线图会越来越接近于一条曲线,统计中称这条曲线为______密度曲线.总体密度曲线反映了总体在各个范围内取值的百分比,它能给我们提供更加精细的信息.2.某公司甲、乙两名职员,自进入公司以来的阶段考核成绩如下:甲的得分:95,81,75,91,86,89,71,65,76,88,94,110,107;乙的得分:83,86,93,99,88,103,98,114,98,79,101.画出两人考核成绩的茎叶图,请根据茎叶图对两人的成绩进行比较.知识链接2:茎叶图的制作方法将所有的两位数的位数字作为茎(若是三位数,则将数字作为茎),位数字作为叶,若是两组数据,则共用一个茎,茎按从小到大的顺序从上向下排列,共茎的叶一般按从大到小或从小到大同行列出.在制作茎叶图时,重复的数字要记录,不能遗漏,特别是叶的部分,同一数据出现几次,就要在图中列出几次3.为了检查一批手榴弹的杀伤半径,抽取了其中20颗做试验,得到这20颗手榴弹的杀伤半径,并列表如下:(1)在这个问题中,总体、个体、样本和样本容量各是什么?(2)求出这20颗手榴弹的杀伤半径的众数、中位数和平均数,并估计这批手榴弹的平均杀伤半径.42)其中产量比较稳定的小麦品种是.知识链接3:众数、中位数与平均数(1)众数:一组数据中出现最多的数据叫做众数;(2)中位数:将一组数据从小到大(或从大到小)依次排列,把数据(或的平均数)叫做中位数,中位数把样本数据分成了相同数目的两部分;(3)平均数:x1,x2,…,x n的平均数x=___________________________注:由于众数仅能刻画某一数据出现的次数较多,对极端值不敏感,而又受极端值左右,因此这些因素制约了仅依赖这些数字特征来估计总体数字特征的准确性.标准差与方差考察样本数据的分散程度的大小,最常用的统计量是标准差.标准差是样本数据到平均数的一种平均距离,一般用s表示.s=____________________________________________四、当堂检测区1.某校对高三年级的学生进行体检,现将高三男生的体重(kg )数据进行整理后分成五组,并绘制频率分布直方图(如图).根据一般标准,高三男生的体重超过65 kg 属于偏胖,低于55 kg 属于偏瘦.已知图中从左到右第一、第三、第四、第五小组的频率分别为0.25,0.20,0.10,0.05,第二小组的频数为400,则该校高三年级的男生总数和体重正常的频率分别为 ( ) A .1000,0.50 B .800,0.50 C .800,0.60 D .1000,0.602用上表分组资料计算病人平均等待时间的估计值3.样本中共有五个个体,其值分别为a,0,1,2,3,若该样本的平均值为1,则样本方差为 ( )A .65 B .65C . 2D .24.观看下面两名选手全垒打数据的茎叶图,对他们的表现进行比较.1961年扬基队外垒手马利斯打破了鲁斯的一个赛季打出60个全垒打的记录.下面是扬基队的历年比赛中的鲁斯和马利斯每年击出的全垒打的比较图:鲁斯 马利斯0 81 3 4 6 52 23 6 8 54 3 3 9 9 7 6 6 1 1 49 4 4 50 6 15.为检测,某种产品的质量,抽取了一个容量为30的样本,检测结果为一级品5件,而极品8件,三级品13件,次品14件.(1)列出样本频率分布表;(2)画出表示样本频率分布的条形图;(3)根据上述结果,估计辞呈商品为二极品或三极品的概率约是多少6.某中学对高三年级进行身高统计,测量随机抽取的40名学生的身高,其结果如下(单位:cm)(1)列出频率分布表;(2)画出频率分布直方图;(3)估计数据落在[150,170]范围内的概率.五、课堂小结:1.众数、中位数、平均数的异同(1)众数、中位数及平均数都是描述一组数据集中趋势的量,是最重要的量.(2) 的大小与一组数据里每个数据均有关系,任何一个数据的变动都会引起的变动,而中位数和众数都不具备此性质.(3)众数考查各数据出现的,当一组数据中有不少数据多次出现时,众数往往更能反映问题.(4)中位数仅与数据的有关,中位数可能出现在所给数据中,也可能不在所给数据中,当一组数据中的个别数据变动较大时,可用中位数描述其集中趋势.2.茎叶图刻画数据的优点(1)所有数据信息都在茎叶图中看到.(2)茎叶图便于记录和表示,且能够展示数据的分布情况.3.利用频率分布直方图估计样本的数字特征(1)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相等,由此可以估计中位数的值.(2)平均数:平均数是频率分布直方图的“重心”,等于图中.(3)众数:在频率分布直方图中,众数是的横坐标.9.2 用样本估计总体班级 姓名一、学习目标:(1)了解分布的意义和作用,会列频率分布表,会画频率分布直方图、频率折线图、茎叶图,理解它们各自的特点.(2)理解样本数据标准差的意义和作用,会计算数据标准差及方差.(3)能从样本数据中提取基本的数字特征(如平均数、标准差),并作出合理的解释.(4)会用样本的频率分布估计总体分布,会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征,理解用样本估计总体的思想.(5)会用随机抽样的基本方法和样本估计总体的思想,解决一些简单的实际问题.二、学习建议:(1)统计图表是统计中的主要工具,学会从图表中提取有关的数据信息、进行统计推断的方法. (2)加强运算能力的培养,统计的数字计算较繁,要有良好的运算习惯,通过统计的复习提高运算能力. 三、自主预习1.从高三学生中抽取50名同学参加数学竞赛,成绩的分组及各组的频数如下(单位:分): [40,50),2;[50,60),3;[60,70),10;[70,80),15;[80,90),12;[90,100),8.知识链接1:列频率分布表、画频率分布直方图的步骤(1)计算极差,即计算一组数据中__最大值与最小值______的差;(2)决定组距与组数;(3)将数据分组;(4)列频率分布表;(5)画频率分布直方图.注:①频率分布表列出的是在各个不同区间内取值的频率,频率分布直方图是用小长方形面积的大小来表示在各个区间内取值的频率.直角坐标系中的纵轴表示频率与组距的比值,即小长方形面积=组距×频率组距=频率;②各组频率的和等于1,即所有长方形面积的和等于1;③频率分布表在数量表示上比较确切,但不够直观、形象,不利于分析数据分布的总体态势;④从频率分布直方图可以清楚地看出数据分布的总体态势,但是从直方图本身得不出原始的数据内容.2.连接频率分布直方图中各个小长方形上端的中点,就得到频率分布折线图.随着样本容量的增加,作图时所分的组数增加,组距减小,相应的频率折线图会越来越接近于一条光滑曲线,统计中称这条光滑曲线为______密度曲线.总体密度曲线反映了总体在各个范围内取值的百分比,它能给我们提供更加精细的信息.2.某公司甲、乙两名职员,自进入公司以来的阶段考核成绩如下:甲的得分:95,81,75,91,86,89,71,65,76,88,94,110,107; 乙的得分:83,86,93,99,88,103,98,114,98,79,101.画出两人考核成绩的茎叶图,请根据茎叶图对两人的成绩进行比较.从这个茎叶图上可看出,乙的得分情况是大致对称的,中位数是98;甲的得分情况除一个特殊得分外,也大致对称,中位数是88.因此乙成绩比较稳定,总体得分情况比甲好.知识链接2:茎叶图的制作方法将所有的两位数的十位数字作为茎(若是三位数,则将百位,十位数字作为茎),个位数字作为叶,若是两组数据,则共用一个茎,茎按从小到大的顺序从上向下排列,共茎的叶一般按从大到小或从小到大同行列出.在制作茎叶图时,重复的数字要重复记录,不能遗漏,特别是叶的部分,同一数据出现几次,就要在图中列出几次3.为了检查一批手榴弹的杀伤半径,抽取了其中20颗做试验,得到这20颗手榴弹的杀伤半径,并列表如下:(1)在这个问题中,总体、个体、样本和样本容量各是什么?(2)求出这20颗手榴弹的杀伤半径的众数、中位数和平均数,并估计这批手榴弹的平均杀伤半径. 解析: (1)总体是要检查的这批手榴弹的杀伤半径的全体;个体是每一颗手榴弹的杀伤半径;样本是所抽取的20颗手榴弹的杀伤半径;样本容量是20.(2)在20个数据中,10出现了6次,次数最多,所以众数是10(米).20个数据从小到大排列,第10个和第11个数据是最中间的两个数,分别为9(米)和10(米),所以中位数是21(9+10)=9.5(米). 样本平均数4.9)112311610495817(201=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=x (米)所以,估计这批手榴弹的平均杀伤半径约为9.4米.2)其中产量比较稳定的小麦品种是 甲 .解析:x ¯甲 = 1 5( 9.8 + 9.9 + 10.1 + 10 + 10.2) = 10.0,x ¯乙 = 1 5( 9.4 + 10.3 + 10.8 + 9.7 + 9.8) = 10.0; s 2甲 = 1 5( 9.82 + … + 10.22) – 102 = 0.02,s 2甲 = 1 5( 9.42 + … + 9.82) – 102= 0.244 > 0.02 .知识链接3:众数、中位数与平均数(1)众数:一组数据中出现_次数_最多的数据叫做众数;(2)中位数:将一组数据从小到大(或从大到小)依次排列,把_中间_数据(或___中间两数据__的平均数)叫做中位数,中位数把样本数据分成了相同数目的两部分;(3)平均数:x 1,x 2,…,x n 的平均数x =___________________________注:由于众数仅能刻画某一数据出现的次数较多,中位数对极端值不敏感,而平均数又受极端值左右,因此这些因素制约了仅依赖这些数字特征来估计总体数字特征的准确性.标准差与方差考察样本数据的分散程度的大小,最常用的统计量是标准差.标准差是样本数据到平均数的一种平均距离,一般用s 表示.s =____________________________________________注:由于众数仅能刻画某一数据出现的次数较多,中位数对极端值不敏感,而平均数又受极端值左右,因此这些因素制约了仅依赖这些数字特征来估计总体数字特征的准确性.四、当堂检测区1.某校对高三年级的学生进行体检,现将高三男生的体重(kg )数据进行整理后分成五组,并绘制频率分布直方图(如图).根据一般标准,高三男生的体重超过65 kg 属于偏胖,低于55 kg 属于偏瘦.已知图中从左到右第一、第三、第四、第五小组的频率分别为0.25,0.20,0.10,0.05,第二小组的频数为400,则该校高三年级的男生总数和体重正常的频率分别为 ( D ) A .1000,0.50 B .800,0.50 C .800,0.60 D .1000,0.60[思路] 先求第二小组的频率,结合其频数,就可以得出男生总数,正常体重学生所占频率为第二和第三小组频率之和.[解析] 据题意,得第二小组的频率为1-(0.25+0.20+0.10+0.05)=0.40,且其频数为400,设高三年级男生总数为n ,则有400n =0.40,∴n =1000.体重正常的学生所占的频率为第二和第三小组频率之和,即0.20+0.40=0.60.2[解答] 等待时间在[0,5)内的4个人的等待总时间的估计值为0+52×4=10;等待时间在[5,10)内的8个人的等待总时间的估计值为5+102×8=60;同理,其余三个时间段等待总时间的估计值分别为62.5,35,22.5.所以病人平均等待时间的估计值为10+60+62.5+35+22.54+8+5+2+1=9.5(分钟).3.样本中共有五个个体,其值分别为a,0,1,2,3,若该样本的平均值为1,则样本方差为 ( D )A .65 B .65C . 2D .2 [解析] 由题意知15(a +0+1+2+3)=1,解得a =-1,所以样本方差为s 2=15[(-1-1)2+(0-1)2+(1-1)2+(2-1)2+(3-1)2]=2,故选D.4.观看下面两名选手全垒打数据的茎叶图,对他们的表现进行比较.1961年扬基队外垒手马利斯打破了鲁斯的一个赛季打出60个全垒打的记录.下面是扬基队的历年比赛中的鲁斯和马利斯每年击出的全垒打的比较图:鲁斯 马利斯0 81 3 4 6 52 23 6 8 54 3 3 9 9 7 6 6 1 1 49 4 4 50 6 1解析:鲁斯的成绩相对集中,稳定在46左右;马利斯成绩相对发散,成绩稳定在26左右. 5.为检测,某种产品的质量,抽取了一个容量为30的样本,检测结果为一级品5件,而极品8件,三级品13件,次品14件.(1)列出样本频率分布表;(2)画出表示样本频率分布的条形图;(3)根据上述结果,估计辞呈商品为二极品或三极品的概率约是多少(2)样本频率分布的条形图为:(3)此种产品为二极品或三极品的概率约为0.27+0.43=0.7. 点评:条形图中纵坐标一般是频数或频率.6.某中学对高三年级进行身高统计,测量随机抽取的40名学生的身高,其结果如下(单位:cm ) (1)列出频率分布表;(2)画出频率分布直方图;(3)估计数据落在[150,170]范围内的概率. 解析:(1)根据题意可列出频率分布表: (2)频率分布直方图如下:(3)数据落在[150,170]范围内的概率约为0.825.五、课堂小结:1.众数、中位数、平均数的异同(1)众数、中位数及平均数都是描述一组数据集中趋势的量,平均数是最重要的量.(2)平均数的大小与一组数据里每个数据均有关系,任何一个数据的变动都会引起平均数的变动,而中位数和众数都不具备此性质.(3)众数考查各数据出现的频率,当一组数据中有不少数据多次出现时,众数往往更能反映问题.(4)中位数仅与数据的排列位置有关,中位数可能出现在所给数据中,也可能不在所给数据中,当一组数据中的个别数据变动较大时,可用中位数描述其集中趋势.2.茎叶图刻画数据的优点(1)所有数据信息都可以在茎叶图中看到.(2)茎叶图便于记录和表示,且能够展示数据的分布情况.3.利用频率分布直方图估计样本的数字特征(1)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相等,由此可以估计中位数的值.(2)平均数:平均数是频率分布直方图的“重心”,等于图中每个小矩形的面积乘以小矩形底边中点的横坐标之和.(3)众数:在频率分布直方图中,众数是最高的矩形底边的中点的横坐标.。
《用样本估计总体》讲义在我们的日常生活和各种科学研究中,常常需要从部分数据(样本)来推断整体的情况(总体)。
这就好像我们通过观察一小部分苹果的质量,来推测整批苹果的质量好坏;或者根据部分学生的考试成绩,来估计整个班级的学习水平。
这种用样本估计总体的方法,是统计学中非常重要的一种手段。
一、为什么要用样本估计总体首先,我们来思考一下,为什么不能直接研究总体呢?这往往是因为总体的数量太大、获取全部数据的成本太高或者根本就不可能获取到全部数据。
比如说,要调查全国所有成年人的身高,这几乎是不可能完成的任务。
但如果我们抽取一部分具有代表性的成年人作为样本,通过对这些样本的测量和分析,就能够对全国成年人的身高情况做出一个相对准确的估计。
用样本估计总体还有一个重要的原因,那就是能够节省时间和资源。
想象一下,如果要对一个大型工厂生产的所有零件进行质量检测,那需要耗费大量的人力、物力和时间。
而通过抽取一定数量的零件作为样本进行检测,就能在较短的时间内,以较小的成本对整批零件的质量有一个大致的了解。
二、样本与总体的关系样本是从总体中抽取出来的一部分个体或观测值。
总体则是我们所关心的研究对象的全体。
样本应该具有代表性,也就是说,样本的特征应该能够反映总体的特征。
举个例子,如果要研究一个城市居民的收入水平,不能只抽取高收入人群作为样本,也不能只抽取低收入人群,而应该按照一定的比例,从不同收入层次的人群中抽取样本,这样得到的样本才能较好地代表总体的收入情况。
样本的大小也会影响估计的准确性。
一般来说,样本越大,估计的准确性就越高。
但样本大小也不是越大越好,因为过大的样本会增加调查的成本和难度。
所以,在实际应用中,需要根据具体情况,选择合适的样本大小。
三、抽样方法为了获得具有代表性的样本,我们需要采用合适的抽样方法。
常见的抽样方法有简单随机抽样、分层抽样和系统抽样。
简单随机抽样是最基本的抽样方法,就是从总体中随机地抽取个体,每个个体被抽取的概率相等。
2.2 用样本估计总体教案 A第1课时教学内容§2.2.1 用样本的频率分布估计总体分布教学目标一、知识及技能1. 通过实例体会分布的意义和作用.2. 在表示样本数据的过程中,学会列频率分布表,画频率分布直方图、频率折线图和茎叶图.3.通过实例体会频率分布直方图、频率折线图、茎叶图的各自特征,从而恰当地选择上述方法分析样本的分布,准确地做出总体估计.二、过程及方法通过对现实生活的探究,感知应用数学知识解决问题的方法,理解数形结合的数学思想和逻辑推理的数学方法.三、情感、态度及价值观通过对样本分析和总体估计的过程,感受数学对实际生活的需要,认识到数学知识源于生活并指导生活的事实,体会数学知识及现实世界的联系.教学重点、难点重点:会列频率分布表,画频率分布直方图、频率折线图和茎叶图.难点:能通过样本的频率分布估计总体的分布.教学设想一、创设情境在NBA的2004赛季中,甲、乙两名篮球运动员每场比赛得分的原始记录如下﹕甲运动员得分﹕12,15,20,25,31,31,36,36,37,39,44,49,50乙运动员得分﹕8,13,14,16,23,26,28,38,39,51,31,29,33请问从上面的数据中你能否看出甲,乙两名运动员哪一位发挥比较稳定?如何根据这些数据作出正确的判断呢?这就是我们这堂课要研究、学习的主要内容——用样本的频率分布估计总体分布.二、探究新知探究1:我国是世界上严重缺水的国家之一,城市缺水问题较为突出,某市政府为了节约生活用水,计划在本市试行居民生活用水定额管理,即确定一个居民月用水量标准a,用水量不超过a的部分按平价收费,超出a的部分按议价收费.如果希望大部分居民的日常生活不受影响,那么标准a定为多少比较合理呢?你认为,为了较为合理地确定出这个标准,需要做哪些工作?(让学生展开讨论)为了制定一个较为合理的标准a,必须先了解全市居民日常用水量的分布情况,比如月均用水量在哪个范围的居民最多,他们占全市居民的百分比情况等.因此采用抽样调查的方式,通过分析样本数据来估计全市居民用水量的分布情况.分析数据的一种基本方法是用图将它们画出来,或者用紧凑的表格改变数据的排列方式,作图可以达到两个目的,一是从数据中提取信息,二是利用图形传递信息.表格则是通过改变数据的构成形式,第 1 页为我们提供解释数据的新方式.下面我们学习的频率分布表和频率分布图,则是从各个小组数据在样本容量中所占比例大小的角度,来表示数据分布的规律.可以让我们更清楚的看到整个样本数据的频率分布情况.(一)频率分布的概念频率分布是指一个样本数据在各个小范围内所占比例的大小.一般用频率分布直方图反映样本的频率分布.其一般步骤为:1.计算一组数据中最大值及最小值的差,即求极差;2.决定组距及组数;3.将数据分组;4.列频率分布表;5.画频率分布直方图.以教材P65制定居民用水标准问题为例,经过以上几个步骤画出频率分布直方图.(让学生自己动手作图)频率分布直方图的特征:1.从频率分布直方图可以清楚的看出数据分布的总体趋势.2.从频率分布直方图得不出原始的数据内容,把数据表示成直方图后,原有的具体数据信息就被抹掉了.探究2:同样一组数据,如果组距不同,横轴、纵轴的单位不同,得到的图和形状也会不同.不同的形状给人以不同的印象,这种印象有时会影响我们对总体的判断,分别以0.1和1为组距重新作图,然后谈谈你对图的印象?(把学生分成两大组进行,分别作出两种组距的图,然后组织同学们对所作图的不同看法进行交流……)接下来请同学们思考下面这个问题:思考:如果当地政府希望使85%以上的居民每月的用水量不超出标准,根据频率分布表2-2和频率分布直方图2.2-1,(见教材P67)你能对制定月用水量标准提出建议吗?(让学生仔细观察表和图)(二)频率分布折线图、总体密度曲线1.频率分布折线图的定义:连接频率分布直方图中各小长方形上端的中点,就得到频率分布折线图.2.总体密度曲线的定义:在样本频率分布直方图中,相应的频率折线图会越来越接近于一条光滑曲线,统计中称这条光滑曲线为总体密度曲线.它能够精确地反映了总体在各个范围内取值的百分比,它能给我们提供更加精细的信息.思考:1.对于任何一个总体,它的密度曲线是不是一定存在?为什么?2.对于任何一个总体,它的密度曲线是否可以被非常准确地画出来?为什么?实际上,尽管有些总体密度曲线是客观存在的,但一般很难像函数图象那样准确地画出来,我们只能用样本的频率分布对它进行估计,一般来说,样本容量越大,这种估计就越精确.(三)茎叶图1.茎叶图的概念:当数据是两位有效数字时,用中间的数字表示十位数,即第一个有效数字,两边的数字表示个位数,即第二个有效数字,它的中间部分像植物的茎,两边部分像植物茎上长出来的叶子,因此通常把第 3 页这样的图叫做茎叶图.(见教材P70例子)2.茎叶图的特征:(1)用茎叶图表示数据有两个优点:一是从统计图上没有原始数据信息的损失,所有数据信息都可以从茎叶图中得到;二是茎叶图中的数据可以随时记录,随时添加,方便记录及表示.(2)茎叶图只便于表示两位有效数字的数据,而且茎叶图只方便记录两组的数据,两个以上的数据虽然能够记录,但是没有表示两个记录那么直观,清晰.三、例题精析例1 下表给出了某校500名12岁男孩中用随机抽样得出的120人的身高(单位cm ):(1)列出样本频率分布表;(2)画出频率分布直方图;(3)估计身高小于134cm的人数占总人数的百分比.分析:根据样本频率分布表、频率分布直方图的一般步骤解题.解:(1)样本频率分布表如下:(2)其频率分布直方图如下:(3)由样本频率分布表可知身高小于134cm 的男孩出现的频率为0.04+0.07+0.08=0.19,所以我们估计身高小于134cm 的人数占总人数的19%.cm )例2 为了了解高一学生的体能情况,某校抽取部分学生进行一分钟跳绳次数次测试,将所得数据整理后,画出频率分布直方图(如图),图中从左到右各小长方形面积之比为2:4:17:15:9:3,第二小组频数为12.(1)第二小组的频率是多少?样本容量是多少?(2)若次数在110以上(含110次)为达标,试估计该学校全体高一学生的达标率是多少?(3)在这次测试中,学生跳绳次数的中位数落在哪个小组内?请说明理由.分析:在频率分布直方图中,各小长方形的面积等于相应各组的频率,小长方形的高及频数成正比,各组频数之和等于样本容量,频率之和等于1.解:(1)由于频率分布直方图以面积的形式反映了数据落在各小组内的频率大小, 因此第二小组的频率为:40.0824171593=+++++, 又因为频率=.第二小组频数样本容量所以,12150.0.08===第二小组频数样本容量第二小组频率 (2)由图可估计该学校高一学生的达标率约为(3)由已知可得各小组的频数依次为6,12,51,45,27,9,所以前三组的频数之和为69,前四组的频数之和为114,所以跳绳次数的中位数落在第四小组内.四、课堂小结1. 总体分布指的是总体取值的频率分布规律,由于总体分布不易知道,因此我们往往用样本的频率分布去估计总体的分布.2. 总体的分布分两种情况:当总体中的个体取值很少时,用茎叶图估计总体的分布;当总体中的个体取值较多时,将样本数据恰当分组,用各组的频率分布描述总体的分布,方法是用频率分布表或频率分布直方图.五、评价设计1.P81习题2.2 A组1、2.第2课时教学内容§2.2.2 用样本的数字特征估计总体的数字特征教学目标一、知识及技能1. 正确理解样本数据标准差的意义和作用,学会计算数据的标准差.2. 能根据实际问题的需要合理地选取样本,从样本数据中提取基本的数字特征(如平均数、标准差),并做出合理的解释.3. 会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征.4. 形成对数据处理过程进行初步评价的意识.二、过程及方法在解决统计问题的过程中,进一步体会用样本估计总体的思想,理解数形结合的数学思想和逻辑推理的数学方法.三、情感、态度及价值观会用随机抽样的方法和样本估计总体的思想解决一些简单的实际问题,认识统计的作用,能够辩证地理解数学知识及现实世界的联系.教学重点、难点教学重点:用样本平均数和标准差估计总体的平均数及标准差.教学难点:能应用相关知识解决简单的实际问题.教学设想一、创设情境在一次射击比赛中,甲、乙两名运动员各射击10次,命中环数如下﹕甲运动员﹕7,8,6,8,6,5,8,10,7,4;乙运动员﹕9,5,7,8,7,6,8,6,7,7.观察上述样本数据,你能判断哪个运动员发挥的更稳定些吗?为了从整体上更好地把握总体的规律,我们要通过样本的数据对总体的数字特征进行研究——用样本的数字特征估计总体的数字特征(板出课题).二、探究新知(一)众数、中位数、平均数探究(1)怎样将各个样本数据汇总为一个数值,并使它成为样本数据的“中心点”?(2)能否用一个数值来描写样本数据的离散程度?(让学生回忆初中所学的一些统计知识,思考后展开讨论)初中我们曾经学过众数,中位数,平均数等各种数字特征,应当说,这些数字都能够为我们提供第 5 页关于样本数据的特征信息.例如前面一节在调查100位居民的月均用水量的问题中,从这些样本数据的频率分布直方图可以看出,月均用水量的众数是2.25t (最高的矩形的中点)(图见教材第72页)它告诉我们,该市的月均用水量为2. 25t 的居民数比月均用水量为其他值的居民数多,但它并没有告诉我们到底多多少.提问:请大家翻回到教材第66页看看原来抽样的数据,有没有2.25 这个数值呢?根据众数的定义,2.25怎么会是众数呢?为什么?(请大家思考作答)分析:这是因为样本数据的频率分布直方图把原始的一些数据给遗失的原因,而2.25是由样本数据的频率分布直方图得来的,所以存在一些偏差.提问:那么如何从频率分布直方图中估计中位数呢?分析:在样本数据中,有50%的个体小于或等于中位数,也有50%的个体大于或等于中位数.因此,在频率分布直方图中,矩形的面积大小正好表示频率的大小,即中位数左边和右边的直方图的面积应该相等.由此可以估计出中位数的值为2.02.(图略见教材73页图2.2-6)思考:2.02这个中位数的估计值,及样本的中位数值2.0不一样,你能解释其中的原因吗?(原因同上:样本数据的频率分布直方图把原始的一些数据给遗失了)图2.2-6显示,大部分居民的月均用水量在中部(2.02t 左右),但是也有少数居民的月均用水量特别高,显然,对这部分居民的用水量作出限制是非常合理的.思考:中位数不受少数几个极端值的影响,这在某些情况下是一个优点,但是它对极端值的不敏感有时也会成为缺点,你能举例说明吗?(让学生讨论,并举例)(二)标准差、方差1.标准差平均数为我们提供了样本数据的重要信息,可是,有时平均数也会使我们作出对总体的片面判断.某地区的统计显示,该地区的中学生的平均身高为176cm ,给我们的印象是该地区的中学生生长发育好,身高较高.但是,假如这个平均数是从五十万名中学生抽出的五十名身高较高的学生计算出来的话,那么,这个平均数就不能代表该地区所有中学生的身体素质.因此,只有平均数难以概括样本数据的实际状态.例如,在一次射击选拔比赛中,甲、乙两名运动员各射击10次,命中环数如下﹕甲运动员﹕7,8,6,8,6,5,8,10,7,4;乙运动员﹕9,5,7,8,7,6,8,6,7,7.观察上述样本数据,你能判断哪个运动员发挥的更稳定些吗?如果你是教练,选哪位选手去参加正式比赛? 我们知道,77x x ==乙甲,.两个人射击的平均成绩是一样的.那么,是否两个人就没有水平差距呢?(观察P74图2.2-7)直观上看,还是有差异的.很明显,甲的成绩比较分散,乙的成绩相对集中,因此我们从另外的角度来考察这两组数据.考察样本数据的分散程度的大小,最常用的统计量是标准差.标准差是样本数据到平均数的一种平均距离,一般用s 表示.样本数据1,2,,n x x x 的标准差的算法:第 7 页(1) 算出样本数据的平均数x .(2) 算出每个样本数据及样本数据平均数的差:(1,2,)i x x i n -= (3) 算出(2)中(1,2,)i x x i n -=的平方.(4) 算出(3)中n 个平方数的平均数,即为样本方差.(5) 算出(4)中平均数的算术平方根,即为样本标准差.其计算公式为:显然,标准差较大,数据的离散程度较大;标准差较小,数据的离散程度较小.提问:标准差的取值范围是什么?标准差为0的样本数据有什么特点?从标准差的定义和计算公式都可以得出:s ≥0.当0s =时,意味着所有的样本数据都等于样本平均数.2.方差从数学的角度考虑,人们有时用标准差的平方2s (即方差)来代替标准差,作为测量样本数据分散程度的工具:在刻画样本数据的分散程度上,方差和标准差是一样的,但在解决实际问题时,一般多采用标准差.三、例题精析例1 画出下列四组样本数据的直方图,说明他们的异同点.(1)5,5,5,5,5,5,5,5,5(2)4,4,4,5,5,5,6,6,6(3)3,3,4,4,5,6,6,7,7(4)2,2,2,2,5,8,8,8,8分析:先画出数据的直方图,根据样本数据算出样本数据的平均数,利用标准差的计算公式即可算出每一组数据的标准差.解:(图见教材P76)四组数据的平均数都是5.0,标准差分别为:0.00,0.82,1.49,2.83.他们有相同的平均数,但他们有不同的标准差,说明数据的分散程度是不一样的.例2 甲乙两人同时生产内径为25.40mm 的一种零件.为了对两人的生产质量进行评比,从他们生产的零件中各抽出20件,量得其内径尺寸如下(单位:mm ):甲 25.46 25.32 25.45 25.39 25.36 25.34 25.42 25.3825.42 25.39 25.43 25.39 25.40 25.44 25.40 25.4225.45 25.35 25.41 25.39乙 25.40 25.43 25.44 25.48 25.48 25.47 25.49 25.3625.34 25.49 25.33 25.43 25.43 25.32 25.47 25.3125.32 25.32 25.32 25.48从生产的零件内径的尺寸看,谁生产的质量较高?分析:比较两个人的生产质量,只要比较他们所生产的零件内径尺寸所组成的两个总体的平均数及标准差的大小即可,根据用样本估计总体的思想,我们可以通过抽样分别获得相应的样本数据,然后比较这两个样本数据的平均数、标准差,以此作为两个总体之间的差异的估计值.解:四、课堂小结1. 用样本的数字特征估计总体的数字特征分两类:(1)用样本平均数估计总体平均数.(2)用样本标准差估计总体标准差.样本容量越大,估计就越精确.2. 平均数对数据有“取齐”的作用,代表一组数据的平均水平.3. 标准差描述一组数据围绕平均数波动的大小,反映了一组数据变化的幅度.五、评价设计P81 习题 2.2 A组 3、4.教案 B第1课时教学内容§2.2.1 用样本的频率分布估计总体分布教学目标一、知识及技能1.通过实例体会分布的意义和作用.2.在表示样本数据的过程中,学会列频率分布表,画频率分布直方图、频率折线图和茎叶图.3.通过实例体会频率分布直方图、频率折线图、茎叶图的各自特征,从而恰当地选择上述方法分析样本的分布,准确地做出总体估计.二、过程及方法通过对现实生活的探究,感知应用数学知识解决问题的方法,理解数形结合的数学思想和逻辑推理的数学方法.三、情感、态度及价值观通过对样本分析和总体估计的过程,感受数学对实际生活的需要,认识到数学知识源于生活并指导生活的事实,体会数学知识及现实世界的联系.教学重点、难点教学重点:会列频率分布表,画频率分布直方图、频率折线图和茎叶图.教学难点:能通过样本的频率分布估计总体的分布.教学设想一、创设情境,导入新课我国是世界上严重缺水的国家之一,城市缺水问题较为突出,某市政府为了节约生活用水,计划在本市试行居民生活用水定额管理,即确定一个居民月用水量标准a,用水量不超过a的部分按平价收费,超出a的部分按议价收费.如果希望大部分居民的日常生活不受影响,那么标准a定为多少比较合理呢?你认为,为了较为合理地确定出这个标准,需要做哪些工作?(让学生展开讨论)为了制定一个较为合理的标准a,必须先了解全市居民日常用水量的分布情况,比如月均用水量在哪个范围的居民最多,他们占全市居民的百分比情况等.因此采用抽样调查的方式,通过分析样本数据来估计全市居民用水量的分布情况.分析数据的一种基本方法是用图将它们画出来,或者用紧凑的表格改变数据的排列方式,作图可以达到两个目的,一是从数据中提取信息,二是利用图形传递信息.表格则是通过改变数据的构成形式,为我们提供解释数据的新方式.下面我们学习的频率分布表和频率分布图,则是从各个小组数据在样本容量中所占比例大小的角度,来表示数据分布的规律.可以让我们更清楚的看到整个样本数据的频率分布情况.二、新课探知(一)频率分布的概念频率分布是指一个样本数据在各个小范围内所占比例的大小.一般用频率分布直方图反映样本的频率分布.其一般步骤为:1. 计算一组数据中最大值及最小值的差,即求极差;2. 决定组距及组数;第 9 页cm ) 3. 将数据分组;4. 列频率分布表;5. 画频率分布直方图.以教材P65制定居民用水标准问题为例,经过以上几个步骤画出频率分布直方图.(让学生自己动手作图)例1 下表给出了某校500名12岁男孩中用随机抽样得出的120人的身高(单位cm ):(1)列出样本频率分布表;(2)一画出频率分布直方图;(3)估计身高小于134C m的人数占总人数的百分比.分析:根据样本频率分布表、频率分布直方图的一般步骤解题.解:(1)样本频率分布表如下:(2)其频率分布直方图:(3134cm 的男孩出现的,所以我们估计身高小 (1趋势. (2把数据抹掉了.曲线 1.频率分布折线图连接频率分布直方图中各小长方形上端的中点,就得到频率分布折线图.2.总体密度曲线的定义:在样本频率分布直方图中,相应的频率折线图会越来越接近于一条光滑曲线,统计中称这条光滑曲线为总体密度曲线.它能够精确地反映了总体在各个范围内取值的百分比,它能给我们提供更加精细的信息.(见教材P69)(三)茎叶图1.茎叶图的概念:当数据是两位有效数字时,用中间的数字表示十位数,即第一个有效数字,两边的数字表示个位数,即第二个有效数字,它的中间部分像植物的茎,两边部分像植物茎上长出来的叶子,因此通常把这样的图叫做茎叶图.(见教材P70例子)2.茎叶图的特征:(1)用茎叶图表示数据有两个优点:一是从统计图上没有原始数据信息的损失,所有数据信息都可以从茎叶图中得到;二是茎叶图中的数据可以随时记录,随时添加,方便记录及表示.(2)茎叶图只便于表示两位有效数字的数据,而且茎叶图只方便记录两组的数据,两个以上的数据虽然能够记录,但是没有表示两个记录那么直观,清晰.例2某赛季甲、乙两名篮球运动员每场比赛的得分情况如下:甲运动员得分:13,51,23,8,26,38,16,33,14,28,39;乙运动员得分:49,24,12,31,50,31,44,36,15,37,25,36,39.用茎叶图表示,你能通过该图说明哪个运动员的发挥更稳定吗?解:“茎”指的是中间的一列数,表示得分的十位数;“叶”指的是从茎的旁边生长出来的数,分别表示两人得分的个位数.画这组数据的茎叶图的步骤如下第一步,将每个数据分为“茎”(高位)和“叶”(低位)两部分;第二步,茎是中间的一列数,按从小到大的顺序排列;第三步,将各个数据的叶按大小次序写在茎右(左)侧.甲乙8 04 6 3 1 2 53 6 8 2 5 43 8 9 3 1 6 1 6 7 94 4 91 5 0从图中可以看出,乙运动员的得分基本上是对称的,页的分布是“单峰”的,有的叶集中在茎2,3,4上,中位数为36;甲运动员的得分除一个特殊得分(51分)外,也大致对称,叶的分布也是“单峰”的,有的叶主要集中在茎1,2,3上,中位数是26.由此可以看出,乙运动员的成绩更好. 另外i,从叶在茎上的分布情况看,乙运动员的得分更集中于峰值附近,这说明乙运动员的发挥更稳定.练习:在NBA的2010赛季中,甲、乙两名篮球运动员每场比赛得分的原始记录如下﹕甲运动员得分﹕12,15,20,25,31,31,36,36,37,39,44,49,50乙运动员得分﹕8,13,14,16,23,26,28,38,39,51,31,29,33学生画出茎叶图(略)三、巩固练习为了了解高一学生的体能情况,某校抽取部分学生进行一分钟跳绳次数次测试,将所得数据整理后,画出频率分布直方图(见下页图示),图中从左到右各小长方形面积之比为2:4:17:15:9:3,第二小组频数为12.第 11 页(1)第二小组的频率是多少?样本容量是多少?(2)若次数在110以上(含110次)为达标,试估计该学校全体高一学生的达标率是多少?(3)在这次测试中,学生跳绳次数的中位数落在哪个小组内?请说明理由.分析:在频率分布直方图中,各小长方形的面积等于相应各组的频率,小长方形的高及频数成正比,各组频数之和等于样本容量,频率之和等于1.解:(1)由于频率分布直方图以面积的形式反映了数据落在各小组内的频率大小,因此第二小组的频率为:40.08 24171593=+++++,又因为频率=第二小组频数样本容量,所以,121500.08===第二小组频数样本容量第二小组频率.(2)由图可估计该学校高一学生的达标率约为(3)由已知可得各小组的频数依次为6,12,51,45,27,9,所以前三组的频数之和为69,前四组的频数之和为114,所以跳绳次数的中位数落在第四小组内.四、小结1. 总体分布指的是总体取值的频率分布规律,由于总体分布不易知道,因此我们往往用样本的频率分布去估计总体的分布.2. 总体的分布分两种情况:当总体中的个体取值很少时,用茎叶图估计总体的分布;当总体中的个体取值较多时,将样本数据恰当分组,用各组的频率分布描述总体的分布,方法是用频率分布表或频率分布直方图.五、布置作业P71练习1、2、3.第2课时教学内容§2.2.2 用样本的数字特征估计总体的数字特征教学目标一、知识及技能1. 正确理解样本数据标准差的意义和作用,学会计算数据的标准差.2. 能根据实际问题的需要合理地选取样本,从样本数据中提取基本的数字特征(如平均数、标准差),并做出合理的解释.3. 会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征.4. 形成对数据处理过程进行初步评价的意识.二、过程及方法在解决统计问题的过程中,进一步体会用样本估计总体的思想,理解数形结合的数学思想和逻辑推理的数学方法.三、情感、态度及价值观会用随机抽样的方法和样本估计总体的思想解决一些简单的实际问题,认识统计的作用,能够辩证地理解数学知识及现实世界的联系.教学重点、难点教学重点:用样本平均数和标准差估计总体的平均数及标准差.教学难点:能应用相关知识解决简单的实际问题.教学设想一、创设情境导入新课在一次射击比赛中,甲、乙两名运动员各射击10次,命中环数如下﹕甲运动员﹕7,8,6,8,6,5,8,10,7,4;乙运动员﹕9,5,7,8,7,6,8,6,7,7.请问从上面的数据中你能否看出甲,乙两名运动员哪一位发挥比较稳定?为了从整体上更好地把握总体的规律,我们要通过样本的数据对总体的数字特征进行研究——用样本的数字特征估计总体的数字特征.二、新课探究(一)众数、中位数、平均数初中我们曾经学过众数,中位数,平均数等各种数字特征,应当说,这些数字都能够为我们提供关于样本数据的特征信息.例如前面一节在调查100位居民的月均用水量的问题中,从这些样本数据的频率分布直方图可以看出,月均用水量的众数是2.25t(最高的矩形的中点)(图略见教材第72页)它告诉我们,该市的月均用水量为2. 25t的居民数比月均用水量为其他值的居民数多,但它并没有告诉我们到底多多少.提问:请大家翻回到教材第66页看看原来抽样的数据,有没有2.25 这个数值呢?根据众数的定义,2.25怎么会是众数呢?为什么?(请大家思考作答)分析:这是因为样本数据的频率分布直方图把原始的一些数据给遗失的原因,而2.25是由样本数据的频率分布直方图得来的,所以存在一些偏差.提问:那么如何从频率分布直方图中估计中位数呢?分析:在样本数据中,有50%的个体小于或等于中位数,也有50%的个体大于或等于中位数.因此,第 13 页。
用样本估算总体
◎ 用样本估算总体的定义
用样本估计总体的两个手段:
(1)用样本的频率分布估计总体的分布;
(2)用样本的数字特征估计总体的数字特征,需要从总体中抽取一个质量较高的样本,才能不会产生较大的估计偏差,且样本的容量越大,估计的结果也就越精确。
◎ 用样本估算总体的知识扩展
用样本估计总体的两个手段:
(1)用样本的频率分布估计总体的分布;
(2)用样本的数字特征估计总体的数字特征,需要从总体中抽取一个质量较高的样本,才能不会产生较大的估计偏差,且样本的容量越大,估计的结果也就越精确。
◎ 用样本估算总体的教学目标
1、通过实例,体会用样本估计总体的思想。
2、能够根据统计结果作出合理的判断和推测,能与同学进行交流,用清晰的语言表达自己的观点。
3、根据有关问题查找资料或调查,用随机抽样的方法选取样本,能用样本的平均数和方差,从而对总体有个体有个合理的估计和推测。
◎ 用样本估算总体的考试要求
能力要求:了解
课时要求:40
考试频率:选考
分值比重:2。
用样本估计总体要用样本估计总体的平均数和方差,首先需要了解一些基本概念和方法。
这篇文章将从样本、总体、样本估计等方面进行讨论,并介绍一些常见的样本估计方法。
1.样本与总体:样本是指从总体中选取的一部分观察值,总体是指研究对象的全部观察值的集合。
通常情况下,我们无法直接获得总体的所有观察值,但可以通过选取一部分样本来对总体进行估计。
2.样本估计:样本估计是通过对样本数据进行分析,得出对总体的一些参数的估计值。
常见的参数包括总体的平均数、方差、比例等。
3.样本的选择:为了保证样本的代表性,需要采用一定的抽样方法。
简单随机抽样是常用的抽样方法之一,它的特点是每个样本被选中的概率相等。
其他常用的抽样方法包括等距抽样、分层抽样等。
4.样本均值的估计:样本均值是用来估计总体均值的一个重要指标。
样本均值的估计值可以通过计算样本观察值的平均数得到。
假设样本的观察值为x1, x2, ..., xn,样本均值的估计公式为:样本均值的估计值 = (x1 + x2 + ... + xn) / n。
其中,n表示样本容量。
5.样本方差的估计:样本方差是用来估计总体方差的一个重要指标。
样本方差的估计值可以通过计算样本观察值与样本均值之差的平方的平均数得到。
假设样本的观察值为x1, x2, ..., xn,样本方差的估计公式为:样本方差的估计值= ((x1 - 样本均值的估计值)^2 + (x2 - 样本均值的估计值)^2 + ... + (xn - 样本均值的估计值)^2) / (n - 1)。
其中,n表示样本容量。
6.置信区间:在样本估计中,通常需要给出一个区间估计来反映估计值的准确程度。
置信区间是一个包含总体参数真值的区间,置信度表示该区间包含总体参数真值的概率。
置信区间的计算需要考虑样本容量、样本分布以及所选的置信水平等因素。
综上所述,通过样本对总体的平均数和方差进行估计是统计学中常见的问题。
根据样本均值的估计和样本方差的估计公式,可以计算出相应的估计值。
授课主题用样本估计总体教学目标1.了解分布的意义和作用,会列频率分布表,会画频率分布直方图、频率折线图、茎叶图,理解它们各自的特点.2.理解样本数据标准差的意义和作用,会计算数据标准差.能从样本数据中提取基本的数字特征(如平均数、标准差),并作出合理的解释.3.会用样本的频率分布估计总体分布,会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征,理解用样本估计总体的思想.4.会用随机抽样的基本方法和样本估计总体的思想,解决一些简单的实际问题.教学内容1.频率分布直方图(1)列出样本数据的频率分布表和频率分布直方图的步骤:①计算极差:找出数据的最大值与最小值,计算它们的差;②决定组距与组数:当样本容量不超过100时,按照数据的多少分成5~12组,且=极差组距组数;③将数据分组:通常对组内数值所在区间区左闭右开区间,最后一组取闭区间;也可以将样本数据多取一位小数分组.④列频率分布表:对落入各小组的数据累计,算出各小数的频数,除以样本容量,得到各小组的频率.⑤绘制频率分布直方图:以数据的值为横坐标,以频率组距的值为纵坐标绘制直方图。
(2)频率分布直方图的特点:①==⨯频率小长方形的面积组距频率组距,②个小长方形的面积等于1,③1==频率小长方形的高,所有小长方形的高的和组距组距.(3)频率分布折线图:将频率分布直方图各个长方形上边的中点用线段连接起来,就得到频率分布折线图,一般把折线图画成与横轴相连,所以横轴左右两端点没有实际意义.(4)总体密度曲线:样本容量不断增大时,所分组数不断增加,分组的组距不断缩小,频率分布直方图可以用一条光滑曲线()y f x=来描绘,这条光滑曲线就叫做总体密度曲线.总体密度曲线精确地n;n①众数、中位数、平均数都是描述一组数据集中趋势的量,平均数是最重要的量;x的平均数为x,则一组数,,n的平均数为用样本的标准差估计总体的标准差)数据的离散程度可以用极差、方差或标准差来描述;定义样本方差为222212()()()n x x x x x x s n-+-++-=;简化公式:22222121[()]n s x x x nx n=+++-=2222121()n x x x x n+++-(方差等于原数据平方的平均数减去平均数的平方)(4)样本的标准差是方差的算术平方根.样本标准差22212()()()0n x x x x x x s s n-+-++-=≥,.标准差越大数据离散程度越大,数据家分散;标准差越小,数据集中在平均数周围. (5)方差相关结论:①如果一组数12,,,n x x x 的方差为2s ,则一组数12,,,n x a x a x a +++的方差为2s ;②如果一组数12,,,n x x x 的方差为2s ,则一组数12,,,n kx kx kx 的方差为22k s 。
用样本估计总体1.作频率分布直方图的步骤(1)求极差(即一组数据中最大值与最小值的差).(2)决定组距与组数.(3)将数据分组.(4)列频率分布表.(5)画频率分布直方图.2.频率分布折线图和总体密度曲线(1)频率分布折线图:连接频率分布直方图中各小长方形上端的中点,就得到频率分布折线图.(2)总体密度曲线:随着样本容量的增加,作图时所分的组数增加,组距减小,相应的频率折线图会越来越接近于一条光滑曲线,统计中称这条光滑曲线为总体密度曲线.3.茎叶图统计中还有一种被用来表示数据的图叫做茎叶图,茎是指中间的一列数,叶就是从茎的旁边生长出来的数.4.标准差和方差(1)标准差是样本数据到平均数的一种平均距离.(2)标准差:s=1n[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(x n-x)2].(3)方差:s2=1n[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(x n-x)2](x n是样本数据,n是样本容量,x是样本平均数).知识拓展1.频率分布直方图的特点(1)频率分布直方图中相邻两横坐标之差表示组距,纵坐标表示频率组距,频率=组距×频率组距.(2)在频率分布直方图中,各小长方形的面积总和等于1,因为在频率分布直方图中组距是一个固定值,所以各小长方形高的比也就是频率比.(3)频率分布表和频率分布直方图是一组数据频率分布的两种形式,前者准确,后者直观.2.平均数、方差的公式推广(1)若数据x1,x2,…,x n的平均数为x,那么mx1+a,mx2+a,mx3+a,…,mx n +a的平均数是m x+a.(2)数据x1,x2,…,x n的方差为s2.①数据x1+a,x2+a,…,x n+a的方差也为s2;②数据ax1,ax2,…,ax n的方差为a2s2.题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)平均数、众数与中位数从不同的角度描述了一组数据的集中趋势.(√)(2)一组数据的众数可以是一个或几个,那么中位数也具有相同的结论.(×)(3)从频率分布直方图得不出原始的数据内容,把数据表示成直方图后,原有的具体数据信息就被抹掉了.(√)(4)茎叶图一般左侧的叶按从大到小的顺序写,右侧的叶按从小到大的顺序写,相同的数据可以只记一次.(×)(5)在频率分布直方图中,最高的小长方形底边中点的横坐标是众数.(√)(6)在频率分布直方图中,众数左边和右边的小长方形的面积和是相等的.(×)题组二教材改编2.[P100A组T2(1)]一个容量为32的样本,已知某组样本的频率为0.25,则该组样本的频数为()A.4 B.8 C.12 D.16答案 B解析设频数为n,则n32=0.25,∴n=32×14=8.3.[P81A组T1]若某校高一年级8个班参加合唱比赛的得分如茎叶图所示,则这组数据的中位数和平均数分别是()A.91.5和91.5 B.91.5和92C.91和91.5 D.92和92答案 A解析∵这组数据由小到大排列为87,89,90,91,92,93,94,96,∴中位数是91+922=91.5,平均数x=87+89+90+91+92+93+94+968=91.5.4.[P71T1]如图是100位居民月均用水量的频率分布直方图,则月均用水量为[2,2.5)范围内的居民有______人.答案25解析0.5×0.5×100=25.题组三易错自纠5.若数据x1,x2,x3,…,x n的平均数x=5,方差s2=2,则数据3x1+1,3x2+1,3x3+1,…,3x n+1的平均数和方差分别为()A.5,2 B.16,2C.16,18 D.16,9答案 C解析∵x1,x2,x3,…,x n的平均数为5,∴x1+x2+x3+…+x nn=5,∴3x1+3x2+3x3+…+3x nn+1=3×5+1=16,∵x1,x2,x3,…,x n的方差为2,∴3x1+1,3x2+1,3x3+1,…,3x n+1的方差是32×2=18.6.为了普及环保知识,增强环保意识,某大学随机抽取30名学生参加环保知识测试,得分(十分制)如图所示,假设得分的中位数为m,众数为n,平均数为x,则m,n,x的大小关系为________.(用“<”连接)答案n<m<x解析由图可知,30名学生得分的中位数为第15个数和第16个数(分别为5,6)的平均数,即m=5.5;又5出现次数最多,故n=5;x=2×3+3×4+10×5+6×6+3×7+2×8+2×9+2×1030≈5.97.故n<m<x.题型一茎叶图的应用1.(优质试题·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相等,且平均值也相等,则x和y的值分别为()A.3,5 B.5,5 C.3,7 D.5,7答案 A解析甲组数据的中位数为65,由甲,乙两组数据的中位数相等,得y=5.又甲、乙两组数据的平均值相等,∴15×(56+65+62+74+70+x)=15×(59+61+67+65+78),∴x=3.故选A.2.为了解某校教师使用多媒体进行教学的情况,采用简单随机抽样的方法,从该校400名授课教师中抽取20名,调查了他们上学期使用多媒体进行教学的次数,结果用茎叶图表示如图所示.据此可估计该校上学期400名教师中,使用多媒体进行教学次数在[16,30)内的人数为()A.100 B.160C.200 D.280答案 B解析观察茎叶图,抽取的20名教师中使用多媒体教学次数在[16,30)内的有8人,所以该区间段的频率为820=0.4,因此全校400名教师使用多媒体教学次数在[16,30)内的有400×0.4=160(人).思维升华茎叶图的优缺点由茎叶图可以清晰地看到数据的分布情况,这一点同频率分布直方图类似.它优于频率分布直方图的第一点是从茎叶图中能看到原始数据,没有任何信息损失,第二点是茎叶图便于记录和表示.其缺点是当样本容量较大时,作图较烦琐.题型二频率分布直方图的绘制与应用命题点1用频率分布直方图求频率、频数典例(优质试题·山东)某高校调查了200名学生每周的自习时间(单位:小时),制成了如图所示的频率分布直方图,其中自习时间的范围是[17.5,30],样本数据分组为[17.5,20),[20,22.5),[22.5,25),[25,27.5),[27.5,30].根据直方图,这200名学生中每周的自习时间不少于22.5小时的人数是()A.56 B.60 C.120 D.140答案 D解析设所求人数为N,则N=2.5×(0.16+0.08+0.04)×200=140,故选D.命题点2用频率分布直方图估计总体典例(优质试题·四川)我国是世界上严重缺水的国家,某市为了制定合理的节水方案,对居民用水情况进行了调查,通过抽样,获得了某年100位居民每人的月均用水量(单位:吨),将数据按照[0,0.5),[0.5,1),…,[4,4.5]分成9组,制成了如图所示的频率分布直方图.(1)求直方图中a的值;(2)设该市有30万居民,估计全市居民中月均用水量不低于3吨的人数,说明理由;(3)估计居民月均用水量的中位数.解(1)由频率分布直方图可知,月均用水量在[0,0.5)的频率为0.08×0.5=0.04. 同理,在[0.5,1),[1.5,2),[2,2.5),[3,3.5),[3.5,4),[4,4.5]等组的频率分别为0.08,0.21,0.25,0.06,0.04,0.02.由1-(0.04+0.08+0.21+0.25+0.06+0.04+0.02)=0.5×a+0.5×a,解得a=0.30.(2)估计全市居民中月均用水量不低于3吨的人数为3.6万.理由如下:由(1)知,100位居民中月均用水量不低于3吨的频率为0.06+0.04+0.02=0.12.由以上样本的频率分布,可以估计30万居民中月均用水量不低于3吨的人数为300 000×0.12=36 000.(3)设中位数为x吨.因为前5组的频率之和为0.04+0.08+0.15+0.21+0.25=0.73>0.5.而前4组的频率之和为0.04+0.08+0.15+0.21=0.48<0.5.所以2≤x<2.5.由0.50×(x-2)=0.5-0.48,解得x=2.04.故可估计居民月均用水量的中位数为2.04吨.思维升华(1)准确理解频率分布直方图的数据特点,频率分布直方图中纵轴上的数据是各组的频率除以组距的结果,不要误以为纵轴上的数据是各组的频率,不要和条形图混淆.(2)在很多题目中,频率分布直方图中各小长方形的面积之和为1,是解题的关键,常利用频率分布直方图估计总体分布.跟踪训练(优质试题·北京)某大学艺术专业400名学生参加某次测评,根据男女学生人数比例,使用分层抽样的方法从中随机抽取了100名学生,记录他们的分数,将数据分成7组:[20,30),[30,40),…,[80,90],并整理得到如下频率分布直方图:(1)从总体的400名学生中随机抽取一人,估计其分数小于70的概率;(2)已知样本中分数小于40的学生有5人,试估计总体中分数在区间[40,50)内的人数;(3)已知样本中有一半男生的分数不小于70,且样本中分数不小于70的男女生人数相等.试估计总体中男生和女生人数的比例.解(1)根据频率分布直方图可知,样本中分数不小于70的频率为(0.02+0.04)×10=0.6,所以样本中分数小于70的频率为1-0.6=0.4,所以从总体的400名学生中随机抽取一人,其分数小于70的概率估计为0.4. (2)根据题意,样本中分数不小于50的频率为(0.01+0.02+0.04+0.02)×10=0.9,分数在区间[40,50)内的人数为100-100×0.9-5=5,所以总体中分数在区间[40,50)内的人数估计为400×5100=20.(3)由题意可知,样本中分数不小于70的学生人数为(0.02+0.04)×10×100=60,所以样本中分数不小于70的男生人数为60×12=30,所以样本中的男生人数为30×2=60,女生人数为100-60=40,所以样本中男生和女生人数的比例为60∶40=3∶2,所以根据分层抽样原理,估计总体中男生和女生人数的比例为3∶2.题型三用样本的数字特征估计总体的数字特征典例(1)某市有210名初中生参加数学竞赛预赛,随机调阅了60名学生的答卷,成绩如表:①求样本的平均成绩和标准差(精确到0.01分);②若规定预赛成绩在7分或7分以上的学生参加复赛,试估计有多少名学生可以进入复赛.解 ①x =160×(4×6+5×15+6×21+7×12+8×3+9×3)=6, s 2=160×[6×(4-6)2+15×(5-6)2+21×(6-6)2+12×(7-6)2+3×(8-6)2+3×(9-6)2]=1.5.∴s ≈1.22,故样本的平均成绩为6分,标准差约为1.22分.②在60名选手中,有12+3+3=18(名)学生预赛成绩在7分或7分以上,∴210人中有1860×210=63(名)学生的预赛成绩在7分或7分以上,故大约有63名学生可以参加复赛.(2)甲、乙二人参加某体育项目训练,近期的五次测试成绩得分情况如图:①分别求出两人得分的平均数与方差;②根据图和上面算得的结果,对两人的训练成绩作出评价.解 ①由图象可得甲、乙两人五次测试的成绩分别为甲:10分,13分,12分,14分,16分;乙:13分,14分,12分,12分,14分.。