一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,作为教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,帮助教师更好的完成实现教学目标。那么怎么才能写出优秀的教案呢?为满足您的需求,小编特地编辑了“用样本的数字特征估计总体的数字特征”,希望能为您提供更多的参考。
2.2.2用样本的数字特征估计总体的数字特征
〖教学目标〗
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,形成对数据处理过程进行初步评价的意识。
〖教学重难点〗
教学重点用样本平均数和标准差估计总体的平均数与标准差。
教学难点能应用相关知识解决简单的实际问题。
〖教学过程〗
一、复习回顾
作频率分布直方图分几个步骤?各步骤需要注意哪些问题?
二、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?上节课我们学习了用图表的方法来研究,为了从整体上更好地把握总体的规律,我们这节课要通过样本的数据对总体的数字特。
三、新知探究
众数、中位数、平均数
众数—一组数中出现次数最多的数;在频率分布直方图中,我们取最高的那个小长方形横坐标的中点。
中位数——当一组数有奇数个时等于中间的数,当有偶数个时等于中间两数的平均数;在频率分布直方图中,是使图形左右两边面积相等的线所在的横坐标。
平均数——将所有数相加再除以这组数的个数;在频率分布直方图中,等于每个小长方形的面积乘以其底边中点的横坐标的和。
思考探究:
分别利用原始数据和频率分布直方图求出众数、中位数、平均数,观察所得的数据,你发现了什么
问题?为什么会这样呢?
你能说说这几个数据在描述样本信息时有什么特点吗?由此你有什么样的体会?
答:(1)从频率分布直方图得到的众数和中位数与从数据中得到的不一样,因为频率分布直方图损失了一部分样本信息,所以不如原始数据准确。
(2)众数和中位数不受极端值的影响,平均数反应样本总体的信息,容易受极端值的影响。
练一练:
假如你是一名交通部门的工作人员,你打算向市长报告国家对本市26个公路项目投资的平均资金数额,其中一条新公路的建设投资为2000万元人民币,另外25个项目的投资是20~100万元。中位数是25万元,平均数是100万元,众数是20万元。你会选择哪一种数字特征来表示国家对每一个项目投资的平均金额?
解析:平均数。
一、标准差、方差
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,。
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。
1、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。
思考探究:
1、标准差的大小和数据的离散程度有什么关系?
2、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?
答:(1)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。
(2)从标准差的定义和计算公式都可以得出:。当时,意味着所有的样本数据
都等于样本平均数。
2、方差
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。
四、例题精析
例1:农场种植的甲乙两种水稻,在面积相等的两块稻田连续6年的年平均产量如下:
甲:900,920,900,850,910,920
乙:890,960,950,850,860,890
那种水稻的产量比较稳定?
[分析]采用求标准差的方法
解:
所以甲水稻的产量比较稳定。
点评:在平均值相等的情况下,比较方差或标准差。
变式训练:在某项体育比赛中,七位裁判为一选手打出的分数如下:
90899095939493
去掉一个最高分和一个最低分后,所剩数据的平均值和方差分别为
(A)92,2(B)92,2.8(C)93,2(D)93,2.8
【答案】B
【解析】由题意知,所剩数据为90,90,93,94,93,所以其平均值为
90+=92;方差为2.8,故选B。
例2、例1.为了调查某厂工人生产某种产品的能力,随机抽查了20位工人某天生产该产品的数量.产品数量的分组区间为
由此得到频率分布直方图如图3,则这20名工人中一天生产该产品数量在
的人数是.
(2)这20名工人中一天生产该产品数量的中位数.
(3)这20名工人中一天生产该产品数量的平均数.
点评:在直方图中估计中位数、平均数。
变式训练:
某医院急诊中心关于其病人等待急诊的时间记录如下:
等待时间(分钟)
人数48521
用上述分组资料计算得病人平均等待时间的估计值=,病人等待时间的标准差的估计值=
五、反馈测评
1.在一次知识竞赛中,抽取20名选手,成绩分布如下:
成绩678910
人数分布12467
则选手的平均成绩是()
A.4B.4.4C.8D.8.8
2.8名新生儿的身长(cm)分别为50,51,52,55,53,54,58,54,则新生儿平均身长的估计为,约有一半的新生儿身长大于等于,新生儿身长的最可能值是.
3..样本的平均数为5,方差为7,则3的平均数、方差,标准差分别为
4.某工厂甲,乙两个车间包装同一产品,在自动包装传送带上每隔30min抽一包产品,称其重量是否合格,分别记录抽查数据如下:甲车间:102,101,99,103,98,99,98;乙车间:110,105,90,85,75,115,110.
(1)这样的抽样是何种抽样方法?
(2)估计甲、乙两车间的均值与方差,并说明哪个车间的产品较稳定.
六、课堂小结
1、在频率分布直方图中,如何求出众数、中位数、平均数?
2、标准差的公式;标准差的大小和数据的离散程度有什么关系?
〖板书设计〗
〖书面作业〗
课本67
2.2.2用样本的数字特征估计总体的数字特征
课前预习学案
一、预习目标:
通过预习,初步理解众数、中位数、平均数、标准差、方差的概念。
二、预习内容:
1、知识回顾:
作频率分布直方图分几个步骤?各步骤需要注意哪些问题?
2、众数、中位数、平均数的概念
众数:____________________________________________________________________
中位数:___________________________________________________________________
平均数:____________________________________________________________________
3.众数、中位数、平均数与频率分布直方图的关系:
众数在样本数据的频率分布直方图中,就是______________________________________
中位数左边和右边的直方图的________应该相等,由此可估计中位数的值。
平均数是直方图的___________.
4.标准差、方差
标准差s=_________________________________________________________________
方差s2=_________________________________________________________________
三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容
课内探究学案
一、学习目标:
1.能说出样本数据标准差的意义和作用,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,形成对数据处理过程进行初步评价的意识。
二、学习内容
1.众数、中位数、平均数
思考1:分别利用原始数据和频率分布直方图求出众数、中位数、平均数,观察所得的数据,你发现了什么问题?为什么会这样呢?
思考2:你能说说这几个数据在描述样本信息时有什么特点吗?由此你有什么样的体会?
练一练:
假如你是一名交通部门的工作人员,你打算向市长报告国家对本市26个公路项目投资的平均资金数额,其中一条新公路的建设投资为2000万元人民币,另外25个项目的投资是20~100万元。中位数是25万元,平均数是100万元,众数是20万元。你会选择哪一种数字特征来表示国家对每一个项目投资的平均金额?
2.标准差、方差
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?
思考1:标准差的大小和数据的离散程度有什么关系?
思考2: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?
3、〖典型例题〗
例1.为了调查某厂工人生产某种产品的能力,随机抽查了20位工人某天生产该产品的数量.产品数量的分组区间为
由此得到频率分布直方图如图3,则这20名工人中一天生产该产品数量在
的人数是.
(2)这20名工人中一天生产该产品数量的中位数.
(3)这20名工人中一天生产该产品数量的平均数.
例2:农场种植的甲乙两种水稻,在面积相等的两块稻田连续6年的年平均产量如下:
甲:900,920,900,850,910,920
乙:890,960,950,850,860,890
那种水稻的产量比较稳定?
三、反思总结
1、在频率分布直方图中,如何求出众数、中位数、平均数?
2、标准差的公式;标准差的大小和数据的离散程度有什么关系?
四、当堂检测
1.在一次知识竞赛中,抽取20名选手,成绩分布如下:
成绩678910
人数分布12467
则选手的平均成绩是()
A.4B.4.4C.8D.8.8
2.8名新生儿的身长(cm)分别为50,51,52,55,53,54,58,54,则新生儿平均身长的估计为,约有一半的新生儿身长大于等于,新生儿身长的最可能值是.
3.某医院急诊中心关于其病人等待急诊的时间记录如下:
等待时间(分钟)
人数48521
用上述分组资料计算得病人平均等待时间的估计值=,病人等待时间的标准差的估计值=
4.样本的平均数为5,方差为7,则3的平均数、方差,标准差分别为
5.某工厂甲,乙两个车间包装同一产品,在自动包装传送带上每隔30min抽一包产品,称其重量是否合格,分别记录抽查数据如下:甲车间:102,101,99,103,98,99,98;乙车间:110,105,90,85,75,115,110.
(1)这样的抽样是何种抽样方法?
(2)估计甲、乙两车间的均值与方差,并说明哪个车间的产品较稳定.
课后练习与提高
1.某人5次上班途中所花的时间(单位:分钟)分别为已知这组数据的平均数为10,方差为2,则的值为()
A.1B.2C.3D.4
解:由平均数公式为10,得,则,又由于方差为2,则得
所以有,故选D.
2.某房间中10个人的平均身高为1.74米,身高为1.85米的第11个人,进入房间后,这11个人的平均身高是多少?
解:原来的10个人的身高之和为17.4米,所以,这11个人的平均身高为=1.75.即这11个人的平均身高为1075米
[例4]若有一个企业,70%的人年收入1万,25%的人年收入3万,5%的人年收入11万,求这个企业的年平均收入及年收入的中位数和众数
解:年平均收入为1(万);中位数和众数均为1万
3.下面是某快餐店所有工作人员的收入表:
老板大厨二厨采购员杂工服务生会计
3000元450元350元400元320元320元410元
(1)计算所有人员的月平均收入;
(2)这个平均收入能反映打工人员的月收入的一般水平吗?为什么?
(3)去掉老板的收入后,再计算平均收入,这能代表打工人员的月收入的水平吗?
(4)根据以上计算,以统计的观点对(3)的结果作出分析
解:(1)平均收入(3000+450+350+400+320+320+410)=750元
(2)这个平均收入不能反映打工人员的月收入水平,可以看出打工人员的收入都低于平均收入,因为老板收入特别高,这是一个异常值,对平均收入产生了较大的影响,并且他不是打工人员
(3)去掉老板后的月平均收入(450+350+400+320+320+410)=375元.这能代表打工人员的月收入水平
(4)由上可见,个别特殊数据可能对平均值产生大的影响,因此在进行统计分析时,对异常值要进行专门讨论,有时应剔除之
2.2.2用样本的数字特征估计总体数字特征(1)
【学习目标】
1.正确理解样本数据分布直方图的意义和作用,从样本频率分布直方图中提取基本的数字特征.
2.会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征.
【新知自学】
阅读教材第71-78页内容,然后回答问题
知识回顾:
初中我们曾学习过几个数字特征?它们分别有什么特点?
新知梳理:
1.众数、中位数、平均数
①众数:样本观测值中出现次数的数,叫做这组数据的众数.
②中位数:将一组数据从按大小依次排列,处在
最的一个数据(或最中间两个数据的平均值),叫做这组数据的中位数数.(当数据个数为奇数时,中位数是按从小到大的顺序排列中间的那个数.当数据个数为偶数时,中位数是按从小到大的顺序排列的最中间两个数的两个数的平均数).
③平均数:
(1)算术平均数已知数据这组数据的算术平均数为.
(2)加权平均数若取值为的频率分别为则这组数据的算
术平均数为.
【感悟】如何理解平均数,中位数和众数之间的关系?
答:平均数,中位数和众数都是总体的数字特征,从不同角度反映了分布的集中趋势,平均数是最常用的指标,也是数据点的“重心”位置,它易受极端值(特别大或特别小的值)的影响,中位数位于数据序列的中间位置,不受极端值的影响,在一组数据中,可能没有众数,也可能有多个众数.
2、频率分布直方图中的中位数和平均数、众数
①在频率分布直方图中,中位数左边和右边的直方图的面积。
②平均数的估计值等于频率分布直方图中每个小矩形的面积乘于小矩形底边中点的横坐标之和
③众数的估计值是最高矩形的底边中点的横坐标。
【感悟】现实中的总体所包含的个体数往往是很多的,如何求得总体的平均数和标准差呢?
答:通常的做法是用样本的平均数和标准差去估计总体的平均数和标准差,只要样本的代表性好,这样做就是合理的,也是可以接受的.
对点练习:
1.求下列各组数据的众数、中位数、平均数
(1)1,2,3,3,3,4,6,7,7,8,8,8
(2)1,2,3,3,3,4,6,7,8,9,9
2.在一组数据7,8,8,10,12中,下面说法正确的是().
(A)中位数等于平均数
(B)中位数大于平均数
(C)中位数小于平均数
(D)无法确定
3.已知一频率分布直方图如图所示,
分别求出其平均数,中位数和众数.
【合作探究】
典例精析
例题1.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.
变式训练1.若有一个企业,70%的人年收入1万,25%的人年收入3万,5%的人年收入11万,求这个企业的年平均收入及年收入的中位数和众数.
例题2.为了了解某地区高三学生的身体发育情况,抽查了该地区100名年龄为17.5岁-18岁的男生体重(kg),得到频率分布直方图如下:
根据上图可得这100名学生中体重在〔56.5,64.5〕的学生人数是
(A)20(B)30(C)40(D)50
变式训练2.下面是某校学生日睡眠时间的抽样频率分布表(单位:h),试估计该学生
的日平均睡眠时间.
睡眠时间人数频率
50.05
170.17
330.33
370.37
60.06
20.02
1001
【课堂小结】
【当堂达标】
1.10名工人某天生产同一零件,生产的件数是15,17、14、10、15、19、17、16、14、12,则这一天10名工人生产的零件的中位数是().
(A)14(件)(B)16(件)
(C)15(件)(D)17(件)
2.下列说法中,不正确的是().
(A)数据2,4,6,8的中位数是4,6
(B)数据1,2,2,3,4,4的众数是2,4
(C)一组数据的平均数、众数、中位数有可能是同一个数据
(D)8个数据的平均数为5,另3个数据的平均数为7,则这11个数据的平均数为
3.一组数据按大小关系排列为1,2,4,,6,9.这组数据的中位数为5,那么这组数据的众数为().
A.4B.5C.5.5D.6
【课时作业】
1.一名射击运动员连续射靶6次,命中的环数分别是:7、6、7、8、8、7,则这名运动员射击环数的众数是().
(A)6(B)7(C)8
(D)以上答案均不对
2.设矩形的长为,宽为,其比满足∶=,这种矩形给人以美感,称黄金矩形.黄金矩形常应用于工艺品设计中.下面是某工艺品厂随机抽取两个批次的初加工矩形宽度与长度的比值样本:
甲批次:0.5980.6250.6280.5950.639
乙批次:0.6180.6130.5920.6220.620
上述两个样本来估计两个批次的总体平均数,与标准值0.618比较,正确结论是().
(A)甲批次的总体平均数与标准值更接近
(B)乙批次的总体平均数与标准值更接近
(C)两个批次总体平均数与标准值接近程度相同
(D)两个批次总体平均数与标准值接近程度不能确定
3.一个学校有初中生800人,高中生1200人,则是初中生占全体学生的().
(A)频数(B)频率
(C)概率(D)频率分布
4.以下哪一个数不是总体的特征数().
(A)总体平均数(B)总体方差
(C)总体标准差(D)总体的样本
5.光明中学高一年级360名学生选择摄影、棋类、
武术、美术四门校本课程情况的扇形统计图如右,
从图中可以看出选择美术的学生人数是().
(A)18(B)24
(C)36(D)54
6.用简单随机抽样的方法从含有个个体的总体中抽取一个样本,则在抽样过程中,每个个体被抽取的可能性().
(A)相等(B)逐渐增大
(C)逐渐减少(D)不能确定
7.判断甲、乙两个小组学生英语口语测验成绩哪一组比较整齐,需要知道两组成绩的
(A)平均数(B)方差
(C)众数(D)频率分布
8.数、平均数、中位数分别是什么?
9.若5,-1,-2,的平均数为1,则=.
10.已知个数据的和为56,平均数为8,则=.
11.1961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
08
1346
522368
54339
9766114
9445
061
一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划,教师要准备好教案,这是教师的任务之一。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助教师提前熟悉所教学的内容。优秀有创意的教案要怎样写呢?下面是小编精心为您整理的“高中数学必修三导学案2.2.2用样本的数字特征估计总体数字特征(2)”,但愿对您的学习工作带来帮助。
2.2.2用样本的数字特征估计总体数字特征(2)
【学习目标】
1.通过实例理解样本数据标准差的意义和作用,学会计算数据标准差.
2.进一步体会用样本估计总体的思想,会用样本的数字特征估计总体的基本数字特征.
【新知自学】
知识回顾:
众数、中位数、平均数
新知梳理:
1.标准差
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.样本数据的标准差的算法:
(1)算出样本数据的平均数.
(2)算出每个样本数据与样本数据平均数的差:.
(3)算出(2)中的平方.
(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.
【感悟】现实中的总体所包含的个体数往往是很多的,如何求得总体的平均数和标准差呢?
2.方差
从数学的角度考虑,人们有时用标准差的平方(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。
对点练习:
1.可以描述总体稳定性的统计量是().
(A)样本平均数(B)样本中位数
(C)样本方差(D)样本最大值
2.已知容量为40的样本方差,那么s等于().
(A)4(B)2(C)(D)1
3.与总体单位不一致的量是().
(A)s(B)B
(C)(D)
【合作探究】
典例精析
例题1.在一次射击选拔赛中,甲、乙两名运动员各射击10次,每次命中的环数如下:
甲:78795491074
乙:9578768677
(1)甲、乙两人本次射击的平均成绩分别为多少环?
(2)使用标准差判断哪位运动员的成绩更加稳定?
变式训练1.甲乙两人在同样的条件下练习射击,每人5发子弹,命中环数如下:
甲:6,8,9,9,8;
乙:10,7,7,7,9,则两人射击成绩的稳定程度是()
A.甲比乙稳定B.乙比甲稳定
C.甲乙稳定程度相同D.无法比较
例题2.对自行车运动员甲乙两人在相同条件下进行了6次测试,测试成绩的茎叶图如图所示
甲乙
7289
0157833468
(1)分别求出甲乙的中位数和平均数;
(2)试用方差判断选谁参加该项比赛更合适。
变式训练2.在一次歌手大奖赛上,七位评委为歌手打出的分数如下:9.4,8.4,9.4,9.9,9.6,9.4,9.7,去掉最高分和最低分,所剩数据的平均值和方差分别是()
A.9.4,0.4884B.9.4,0.016
C.9.5,0.04D.9.5,0.016
【课堂小结】
【当堂达标】
1、下列说法正确的是()
A.在两组数据中,平均数较大的一组方差较大
B.平均数反映数据的集中趋势,方差则反映数据离平均数的波动大小
C.方差的求法是求出各个数据与平均数的差的平方后再求和
D.在记录两个人射击环数的两组数据中,方差大的表示射击水平高.
2、已知两组样本数据的平均数为h,的平均数为k,则把两组数据合并成一组以后,这组样本的平均数为()
A.B.
C.D.
3、某学员在一次射击测试中射靶10次,命中环数如下:7,8,7,9,5,4,9,10,7,4则平均命中环数为___________;命中环数的标准差为___________.
【课时作业】
1.已知五个数据3,5,7,4,6,则该样本的方差是()
A、1B、2C、3D、4
2.一组数据的方差为,将这组数据中的每个数据都扩大倍,所得一组新数据的方差为()
A.B.
C.D.
3.若样本的平均数为10,其方差为2,则对于样本的下列结论正确的是().
(A)平均数为10,方差为2
(B)平均数为11,方差为3
(C)平均数为11、方差为2
(D)平均数为14,方差为4
4.一个样本的方差是,则这个样本的平均数与样本容量分别是().
(A)10,10(B)6,15
(C)15、10(D)由确定,10
5.从某项综合能力测试中抽取100人的成绩,统计如表,则这100人成绩的标准差为()
A.B.C.3D.
分数54321
人数2010303010
6.已知一个样本1,3,2,5,x,它的平均数为3,则该样本的标准差是
7.若40个数据的平方和是56,平均数是,则这组数据的方差是,标准差是
8.由正整数组成的一组数据,其平均数和中位数都是2,且标准差等于1,则这组数据为
(从小到大排列)
9.甲、乙两种冬小麦试验品种连续5年的平均单位面积产量如下(单位:t/hm2)
其中产量比较稳定的小麦品种是.
品种第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
10.某盐场有甲、乙两套设备包装食盐,在自动包装传送带上,每隔3分钟抽一包称其重量是否合格,分别记录数据如下:
甲套设备:504,510,505,490,485,485,515,510,496,500;
乙套设备:496,502,501,499,505,498,499,498,497,505.
(1)试确定这是何种抽样方法?
(2)比较甲、乙两套设备的平均值与方差,
说明哪套包装设备误差较少?
11.随机抽取某中学甲乙两班各10名同学,测量他们的身高(单位:cm),获得身高数据的茎叶图如图.
(1)根据茎叶图判断哪个班的平均身高较高;
(2)计算甲班的样本方差.
12.甲、乙两台包装机同时包装质量为200克的糖果,从中各抽出10袋,测得其实际质量分别如下(单位:克):
甲:203204202196199201205197
202199
乙:201200208206210209200193
194194
(1)分别计算两个样本的平均数和方差.
(2)从计算结果看,哪台包装机的10袋糖果的平均质量更接近于200克?哪台包装机包装的10袋糖果的质量比较稳定?
俗话说,凡事预则立,不预则废。高中教师要准备好教案,这是高中教师的任务之一。教案可以让学生更好的消化课堂内容,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。你知道如何去写好一份优秀的高中教案呢?下面是小编帮大家编辑的《第2节第2课时用样本的数字特征估计总体的数字特征教学案》,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
第2课时用样本的数字特征估计总体的数字特征
[核心必知]
1.预习教材,问题导入
根据以下提纲,预习教材P71~P78,回答下列问题.
(1)众数、中位数、平均数各是什么样的数?
提示:见本课时[归纳总结,核心必记](1).
(2)你能说出教材P72思考中样本的中位数与样本中位数估计值为什么不一样吗?
提示:频率分布直方图已经损失了一些基本的信息,因而通过频率分布直方图只能估计样本的中位数,而不能得到样本的准确的中位数.
(3)标准差和方差各指什么?
提示:见本课时[归纳总结,核心必记](2).
2.归纳总结,核心必记
(1)众数、中位数、平均数
①众数:在一组数据中,出现次数最多的数叫做众数.
②中位数:把一组数据按从小到大的顺序排列,处在中间位置(或中间两个数的平均数)的数叫做这组数据的中位数.
③平均数:一组数据的总和除以这组数据的个数取得的商叫做这组数据的平均数,一般记为x=1n(x1+x2+…+xn).
(2)标准差、方差
①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.假设样本数据是x1,x2,…,xn,x表示这组数据的平均数,
则s=1n[x1-x2+x2-x2+…+xn-x2].
②方差:标准差的平方s2即为方差,则s2=1n[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(xn-x)2].
[问题思考]
(1)一组数据的众数可以有多个吗?中位数是否也有相同的结论?
提示:一组数据的众数可能有一个,也可能有多个,但中位数有且只有一个.
(2)在频率分布直方图中如何求众数、中位数、平均数?
提示:①在频率分布直方图中,众数是最高矩形中点的横坐标;
②中位数左边和右边的直方图的面积应该相等;
③平均数的估计值等于频率分布直方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.
[课前反思]
通过以上预习,必须掌握的几个知识点:
(1)众数、中位数、平均数的概念:;
(2)标准差、方差的公式:.
现从甲、乙、丙三个厂家生产的同一种产品中,各抽取8件产品,对其使用寿命进行跟踪调查,其结果如下(单位:年)
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
[思考1]三家广告中都称其产品使用寿命为8年,你能说明为什么吗?
名师指津:三个厂家从不同的角度进行了说明,以宣传自己的产品.其中甲:众数为8年,乙:平均数为8年,丙:中位数为8年.
[思考2]众数、中位数、平均数各有什么优缺点?
名师指津:三种数字特征的比较:
众数:优点是体现了样本数据的最大集中点,容易计算;缺点是只能表达样本数据中很少的一部分信息,无法客观地反映总体的特征.
中位数:优点是不受少数几个极端数据(即排序靠前或靠后的数据)的影响,容易计算,便于利用中间数据的信息;缺点是对极端值不敏感.
平均数:优点是代表性较好,是反映数据集中趋势的量,一般情况下可以反映出更多的关于样本数据全体的信息;缺点是任何一个数据的改变都会引起平均数的改变,数据越“离群”对平均值的影响越大.
?讲一讲
1.某工厂人员及月工资构成如下:
人员经理管理
人员高级
技工工人学徒合计
月工
资(元)22000250022002000100029700
人数16510123
合计22000150001100020000100069000
(1)指出这个表格中月工资的众数、中位数、平均数;
(2)这个表格中,平均数能客观地反映该工厂的月工资水平吗?为什么?
[尝试解答](1)由表格可知,众数为2000元.
把23个数据按从小到大(或从大到小)的顺序排列,排在中间的数应是第12个数,其值为2200,故中位数为2200元.
平均数为69000÷23=3000(元).
(2)虽然平均数为3000元,但由表格中所列出的数据可见,只有经理的工资在平均数以上,其余人的工资都在平均数以下,故用平均数不能客观真实地反映该工厂的工资水平.
对众数、中位数、平均数的几点说明
(1)如果样本平均数大于样本中位数,说明数据中存在较大的极端值.在实际应用中,样本中位数和样本平均数可以使我们了解样本数据中的极端数据信息,帮助我们作出决策.
(2)众数、中位数、平均数三者比较,平均数更能体现每个数据的特征,它是各个数据的重心.
?练一练
1.某校在一次考试中,甲、乙两班学生的数学成绩统计如下:
分数5060708090100
人数甲班161211155
乙班351531311
选用平均数与众数、中位数评估这两个班的成绩.
解:甲班平均数79.6分,乙班平均数80.2分,从平均分看成绩较好的是乙班;
甲班众数为90分,乙班众数为70分,从众数看成绩较好的是甲班;
按从高到低(或从低到高)的顺序排列之后,甲班的第25个和第26个数据都是80,所以中位数是80分,同理乙班中位数也是80分,但是甲班成绩在中位数以上(含中位数)的学生有31人,占全班学生的62%,同理乙班有27人,占全班学生的54%,所以从中位数看成绩较好的是甲班.
如果记90分以上(含90分)为优秀,甲班有20人,优秀率为40%,乙班有24人,优秀率为48%,从优秀率来看成绩较好的是乙班.可见,一个班学生成绩的评估方法很多,需视要求而定.如果不考虑优秀率的话,显然以中位数去评估比较合适.
甲、乙两名战士在相同条件下各射靶10次,每次命中的环数分别是:
甲:8,6,7,8,6,5,9,10,4,7;
乙:6,7,7,8,6,7,8,7,9,5.
[思考1]通过计算可以知道,甲、乙两人的平均成绩相等,那么甲、乙两人的成绩谁的更稳定一些?怎样用数字刻画这种稳定性?
名师指津:乙的成绩相对稳定,样本数据的稳定性(或分散程度)常用标准差来刻画.
[思考2]怎样理解方差与标准差?
名师指津:(1)标准差、方差描述了一组数据围绕平均数波动的大小.标准差、方差越大,数据的离散程度越大;标准差、方差越小,数据的离散程度越小.
(2)标准差、方差的取值范围:[0,+∞).
(3)因为方差与原始数据的单位不同,且平方后可能夸大了偏差的程度,所以虽然方差与标准差在刻画样本数据的分散程度上是一样的,但在解决实际问题时,一般多采用标准差.
?讲一讲
2.甲、乙两机床同时加工直径为100cm的零件,为检验质量,各从中抽取6件测量,数据为:
甲:9910098100100103
乙:9910010299100100
(1)分别计算两组数据的平均数及方差;
(2)根据计算结果判断哪台机床加工零件的质量更稳定.
[尝试解答](1)x甲=16(99+100+98+100+100+103)=100,
x乙=16(99+100+102+99+100+100)=100.
s2甲=16[(99-100)2+(100-100)2+(98-100)2+(100-100)2+(100-100)2+(103-100)2]=73,
s2乙=16[(99-100)2+(100-100)2+(102-100)2+(99-100)2+(100-100)2+(100-100)2]=1.
(2)两台机床所加工零件的直径的平均值相同,
又s2甲s2乙,
所以乙机床加工零件的质量更稳定.
(1)求一组数据的方差和标准差的步骤:
①先求平均数x.
②代入公式得方差和标准差
s2=1n[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(xn-x)2],
s=1n[x1-x2+x2-x2+…+xn-x2].
(2)实际问题中方差、标准差的意义
在实际问题中,仅靠平均数不能完全反映问题,还要研究方差,方差描述了数据相对平均数的离散程度,在平均数相同的情况下,方差越大,离散程度越大,数据波动性越大,稳定性越差;方差越小,数据越集中,稳定性越高.
?练一练
2.甲、乙两台机床在相同的条件下同时生产一种零件,现在从中各抽测10个,它们的尺寸分别为(单位:mm):
甲:10.210.110.98.99.910.39.7109.910.1
乙:10.310.49.69.910.1109.89.710.210
分别计算上面两个样本的平均数与标准差.如果图纸上的设计尺寸为10mm,从计算结果看,用哪台机床加工这种零件较合适?
解:x甲=110(10.2+10.1+10.9+…+10.1)=10(mm),
x乙=110(10.3+10.4+9.6+…+10)=10(mm),
s甲=
110[10.2-102+10.1-102+…+10.1-102]
=0.228=0.477(mm).
s乙=110[10.3-102+10.4-102+…+10-102]
=0.06=0.245(mm).
∵x甲=x乙=10,s甲>s乙,∴乙比甲稳定,用乙较合适.
?讲一讲
3.某校从参加高二年级学业水平测试的学生中抽出80名学生,其数学成绩(均为整数)的频率分布直方图如图所示.
(1)求这次测试数学成绩的众数;
(2)求这次测试数学成绩的中位数;
(3)求这次测试数学成绩的平均分.
[尝试解答](1)由图知众数为70+802=75.
(2)由图知,设中位数为x,由于前三个矩形面积之和为0.4,第四个矩形面积为0.3,0.3+0.40.5,因此中位数位于第四个矩形内,得0.1=0.03(x-70),所以x≈73.3.
(3)由图知这次数学成绩的平均分为:
40+502×0.005×10+50+602×0.015×10+60+702×0.02×10+70+802×0.03×10+80+902×0.025×10+90+1002×0.005×10=72.
用频率分布直方图估计众数、中位数、平均数
(1)众数:取最高小长方形底边中点的横坐标作为众数.
(2)中位数:在频率分布直方图中,把频率分布直方图划分为左右两个面积相等的部分的分界线与x轴交点的横坐标称为中位数.
(3)平均数:平均数是频率分布直方图的“重心”,等于频率分布直方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.?
练一练
3.为了调查某厂工人生产某种产品的能力,随机抽查了20位工人某天生产该产品的数量得到频率分布直方图如图,
则:(1)这20名工人中一天生产该产品的数量在[55,75)的人数是________;
(2)这20名工人中一天生产该产品的数量的中位数为________;
(3)这20名工人中一天生产该产品的数量的平均数为________.
解析:(1)(0.04×10+0.025×10)×20=13.
(2)设中位数为x,则0.2+(x-55)×0.04=0.5,x=62.5.
(3)0.2×50+0.4×60+0.25×70+0.1×80+0.05×90=64.
答案:(1)13(2)62.5(3)64
——————————————[课堂归纳感悟提升]———————————————
1.本节课的重点是会求样本的众数、中位数、平均数、标准差、方差,难点是理解用样本的数字特征来估计总体数字特征的方法.
2.本节课要掌握以下几类问题:
(1)当平均数大于中位数时,说明数据中存在较大的极端值;反之,说明数据中存在较小的极端值,见讲1.
(2)标准差、方差描述了一组数据围绕平均数波动的大小.标准差、方差越大,数据的离散程度越大;标准差、方差越小,数据的离散程度越小,见讲2.
(3)利用频率分布直方图求出的众数、中位数、平均数均为近似值,往往与实际数据得出的不一致,但它们能粗略估计其众数、中位数和平均数,见讲3.
3.本节课的易错点有两个:
(1)计算标准差或方差时易将公式记错而致误,如讲2;
(2)利用频率分布直方图求数字特征时易出现理解错误而致错,如讲3.
课下能力提升(十三)
[学业水平达标练]
题组1众数、中位数、平均数的简单应用
1.某学习小组在一次数学测验中,得100分的有1人,95分的有1人,90分的有2人,85分的有4人,80分和75分的各有1人,则该小组成绩的平均数、众数、中位数分别是()
A.85,85,85B.87,85,86
C.87,85,85D.87,85,90
解析:选C从小到大列出所有数学成绩:75,80,85,85,85,85,90,90,95,100,观察知众数和中位数均为85,计算得平均数为87.
2.某高校有甲、乙两个数学建模兴趣班.其中甲班有40人,乙班有50人.现分析两个班的一次考试成绩,算得甲班的平均成绩是90分,乙班的平均成绩是81分,则该校数学建模兴趣班的平均成绩是________分.
解析:由题意得,该校数学建模兴趣班的平均成绩是40×90+50×8190=85(分).
答案:85
题组2标准差(方差)的计算及应用
3.现有10个数,其平均数为3,且这10个数的平方和是100,那么这组数据的标准差是()
A.1B.2C.3D.4
解析:选A由s2=1n(x21+x22+…+x2n)-x2,得s2=110×100-32=1,即标准差s=1.
4.国家射击队要从甲、乙、丙、丁四名队员中选出一名选手去参加射击比赛,四人的平均成绩和方差如下表:
甲乙丙丁
平均成绩x
8.58.88.88
方差s23.53.52.18.7
则应派________参赛最为合适.
解析:由表可知,丙的平均成绩较高,且发挥比较稳定,应派丙去参赛最合适.
答案:丙
5.用一组样本数据8,x,10,11,9来估计总体的标准差,若该组样本数据的平均数为10,则总体标准差s=________.
解析:∵该组样本数据的平均数为10,
∴(8+x+10+11+9)÷5=10,∴x=12,
∴s2=15(4+4+0+1+1)=2,∴s=2.
答案:2
题组3频率分布与数字特征的综合应用
6.如图是某赛季甲、乙两名篮球运动员每场比赛得分的茎叶图,
则甲、乙两人这几场比赛得分的中位数之和是________.
解析:甲的中位数为28,乙的中位数为36,所以甲、乙两人得分的中位数之和为64.
答案:64
7.样本容量为100的频率分布直方图如图所示,根据样本频率分布直方图,则平均数为________.
解析:平均数x=10×0.06+12×0.2+14×0.4+16×0.24+18×0.1=14.24.
答案:14.24
8.某良种培育基地正在培育一种小麦新品种A.将其与原有的一个优良品种B进行对照试验.两种小麦各种植了25亩,所得亩产数据(单位:千克)如下:
品种A:357,359,367,368,375,388,392,399,400,405,412,414,415,421,423,423,427,430,430,434,443,445,
445,451,454
品种B:363,371,374,383,385,386,391,392,394,394,395,397,397,400,401,401,403,406,407,410,412,415,
416,422,430.
(1)完成数据的茎叶图;
(2)用茎叶图处理现有的数据,有什么优点?
(3)通过观察茎叶图,对品种A与B的亩产量及其稳定性进行比较,写出统计结论.
解:(1)如图
(2)由于每个品种的数据都只有25个,样本不大,画茎叶图很方便;此时茎叶图不仅清晰明了地展示了数据的分布情况,便于比较,没有任何信息损失,而且还可以随时记录新的数据.
(3)通过观察茎叶图可以看出:①品种A的亩产平均数比品种B高;②品种A的亩产标准差(或方差)比品种B大,故品种A的亩产稳定性较差.
[能力提升综合练]
1.有一笔统计资料,共有11个数据如下(不完全以大小排列):2,4,4,5,5,6,7,8,9,11,x,已知这组数据的平均数为6,则这组数据的方差为()
A.6B.6
C.66D.6.5
解析:选A∵x=111(2+4+4+5+5+6+7+8+9+11+x)=111(61+x)=6,∴x=5.方差数为:s2=42+22+22+12+12+02+12+22+32+52+1211=6611=6.
2.(2016衡阳高一检测)甲乙两名学生六次数学测验成绩(百分制)如图所示.
①甲同学成绩的中位数大于乙同学成绩的中位数;
②甲同学的平均分比乙同学高;
③甲同学的平均分比乙同学低;
④甲同学成绩的方差小于乙同学成绩的方差.
上面说法正确的是()
A.③④B.①②④
C.②④D.①③
解析:选A甲的中位数81,乙的中位数87.5,故①错,排除B、D;甲的平均分x=16(76+72+80+82+86+90)=81,乙的平均分x′=16(69+78+87+88+92+96)=85,故②错,③对,排除C,故选A.
3.甲、乙两人在一次射击比赛中各射靶5次,两人成绩的条形统计图如图所示,则()
甲乙
A.甲的成绩的平均数小于乙的成绩的平均数
B.甲的成绩的中位数等于乙的成绩的中位数
C.甲的成绩的方差小于乙的成绩的方差
D.甲的成绩的极差小于乙的成绩的极差
解析:选C由条形图易知甲的平均数为x甲=4+5+6+7+85=6,方差为s2甲=-22+-12+02+12+225=2,中位数为6,极差为4;乙的平均数为x乙=3×5+6+95=6,方差为s2乙=3×-12+0+325=125,中位数为5,极差为4,故x甲=x乙,s2乙>s2甲,且甲的成绩的中位数大于乙的成绩的中位数,两人成绩的极差相等.
4.某中学举行电脑知识竞赛,现将高一两个班参赛学生的成绩进行整理后分成5组,绘制成如图所示的频率分布直方图.已知图中从左到右的第一、第二、第三、第四、第五小组的频率分别是0.30,0.40,0.15,0.10,0.05,则参赛的选手成绩的众数和中位数可能是()
A.65,65B.70,65
C.65,50D.70,50
解析:选A众数为第二组中间值65.设中位数为x,则0.03×10+(x-60)×0.04=0.5,解得x=65.故选A.
5.已知k1,k2,…,kn的方差为5,则3(k1-4),3(k2-4),…,3(kn-4)的方差为________.
解析:设k1、k2、…kn的平均数为k,则3(k1-4),3(k2-4),…,3(kn-4)的平均数为3(k-4),∴s2=1ni=1n[3(ki-4)-3(k-4)]2=1ni=1n[3(ki-k)]2=9×1ni=1n(ki-k)2=9×5=45.
答案:45
6.将某选手的9个得分去掉1个最高分,去掉1个最低分,7个剩余分数的平均分为91,现场作的9个分数的茎叶图后来有1个数据模糊,无法辨认,在图中以x表示:
则7个剩余分数的方差为________.
解析:根据茎叶图,去掉1个最低分87,1个最高分99,
则17[87+94+90+91+90+(90+x)+91]=91,∴x=4.
∴s2=17[(87-91)2+(94-91)2+(90-91)2+(91-91)2+(90-91)2+(94-91)2+(91-91)2]=367.
答案:367
7.甲、乙两人参加某体育项目训练,近期的五次测试成绩情况如图.
(1)分别求出两人得分的平均数与方差;
(2)根据图中数据算得的结果,对两人的训练成绩作出评价.
解:(1)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
甲得分的平均数为10+13+12+14+165=13,
乙得分的平均数为13+14+12+12+145=13.
s2甲=15[(10-13)2+(13-13)2+(12-13)2+(14-13)2+(16-13)2]=4,
s2乙=15[(13-13)2+(14-13)2+(12-13)2+(12-13)2+(14-13)2]=0.8.
(2)由s2甲s2乙可知乙的成绩较稳定.
从折线图看,甲的成绩基本上呈上升状态,而乙的成绩在平均线上下波动,可知甲的成绩在不断提高,而乙的成绩无明显提高.
8.甲、乙两人数学成绩的茎叶图如图所示:
(1)求出这两名同学的数学成绩的平均数、标准差;
(2)比较两名同学的成绩,谈谈你的看法.
解:(1)x甲=110(65+70+80+86+89+95+91+94+107+113)=89.
s2甲=110[(65-89)2+(70-89)2+(80-89)2+(86-89)2+(89-89)2+(95-89)2+(91-89)2+(94-89)2+(107-89)2+(113-89)2]=199.2,
∴s甲≈14.1.
x乙=110(79+86+83+88+93+99+98+98+102+114)=94.
s2乙=110[(79-94)2+(86-94)2+(83-94)2+(88-94)2+(93-94)2+(99-94)2+(98-94)2+(98-94)2+(102-94)2+(114-94)2]=96.8.
∴s乙≈9.8.
(2)∵x甲<x乙且s甲>s乙,
∴乙同学的平均成绩较高且标准差较小.
说明乙同学比甲同学的成绩扎实,稳定.
文章来源:http://m.jab88.com/j/44912.html
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