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数学人教B版 (2019)第五章 统计与概率5.1 统计5.1.2 数据的数字特征多媒体教学课件ppt
展开1.理解样本数据极差、方差、标准差的意义和作用,学会计算数据的极差、方差、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、极差、方差、标准差),并做出合理的解释.
平均数、中位数和众数为我们提供了一组数据的集中趋势的信息,这是概括一组数据的特征的有效方法.但仅知道集中趋势的信息,很多时候还不能使我们做出有效决策.这节课我们共同来研究总体离散趋势的有关知识.
极值、方差与标准差的计算
有两位射击运动员在一次射击测试中各射靶10次,每次命中的环数如下:甲:7 8 7 9 5 4 9 10 7 4乙:9 5 7 8 7 6 8 6 7 7如果你是教练,你应当如何对这次射击作出评价?问题1 甲、乙两人本次射击的平均成绩分别为多少环?
问题2 观察下图中两人成绩的频率分布条形图,你能说明其水平差异在哪里吗?
提示 直观上看,还是有差异的.如:甲成绩比较分散,乙成绩相对集中.
问题3 对于甲、乙两人的射击成绩除了画出频率分布条形图比较外,还有没有其他方法来说明两组数据的分散程度?
提示 还经常用甲、乙命中环数的极差与平均数一起比较说明数据的分散程度.甲的环数极差=10-4=6,乙的环数极差=9-5=4.它们在一定程度上表明了样本数据的分散程度,与平均数一起,可以给我们许多关于样本数据的信息.显然,极差对极端值非常敏感,注意到这一点,我们可以得到一种“去掉一个最高分,去掉一个最低分”的统计策略.
1.极差一组数的极差指的是这组数的 .2.方差如果x1,x2,…,xn的平均数为 ,则方差可用求和符号表示为s2=___________.
最大值减去最小值所得的差
3.标准差方差的算术平方根称为标准差.标准差描述了数据相对于平均数的离散程度,一般用s表示.s=
(1)数据的离散程度可以通过极差、方差或标准差来描述,极差反映了一组数据变化的最大幅度,它对一组数据中的极端值极为敏感,一般情况下,极差大,则数据波动性大;极差小,则数据波动性小.极差只需考虑两个极端值,便于计算,但没有考虑中间的数据,可靠性较差.(2)标准差和方差则反映了一组数据围绕平均数波动的大小,方差、标准差的运算量较大.因为方差与原始数据单位不同,且平方后可能夸大了偏差程度,所以虽然标准差与方差在体现数据离散程度上是一样的,但解决问题时一般用标准差.
甲、乙两机床同时加工直径为100 mm的零件,为检验质量,各从中抽取6件测量,数据为甲:99 100 98 100 100 103乙:99 100 102 99 100 100(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.
两台机床所加工零件的直径的平均值相同,
所以乙机床加工零件的质量更稳定.
延伸探究在本例中,若甲机床加工的6个零件的数据全都加10,那么所得新数据的平均数及方差分别是多少?
新数据为99+10,100+10,98+10,100+10,100+10,103+10,平均数为100+10=110,
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,稳定性越好.
某班20位女同学平均分为甲、乙两组,她们的劳动技术课考试成绩如下(单位:分):甲组:60,90,85,75,65,70,80,90,95,80;乙组:85,95,75,70,85,80,85,65,90,85.(1)试分别计算两组数据的极差、方差和标准差;
甲组:最高分为95分,最低分为60分,极差为95-60=35(分),
乙组:最高分为95分,最低分为65分,极差为95-65=30(分),
(2)哪一组的成绩较稳定?
由于乙组的方差(标准差)小于甲组的方差(标准差),因此乙组的成绩较稳定.从(1)中得到的极差也可得到乙组的成绩比较稳定.
方差的性质:如果a,b为常数,则ax1+b,ax2+b,…,axn+b的方差为 .
设样本数据x1,x2,…,x10的平均数和方差分别为1和4,若yi=xi+a(a为非零常数,i=1,2,…,10),则y1,y2,…,y10的平均数和方差分别为A.1+a,4 B.1+a,4+aC.1,4 D.1,4+a
且yi=xi+a(i=1,2,…,10),
若样本数据x1,x2,…,x10的标准差为8,则数据2x1-1,2x2-1,…,2x10-1的标准差为A.8 B.15 C.16 D.32
样本数据x1,x2,…,x10的标准差s=8,则样本数据2x1-1,2x2-1,…,2x10-1的标准差s′=2×8=16.
在一次科技知识竞赛中,两组学生的成绩如下表:
已经计算得到两个组成绩的平均数都是80.请根据你所学过的统计知识,进一步判断这两个组在这次竞赛中的成绩谁优谁劣,并说明理由.
(1)甲组成绩的众数为90分,乙组成绩的众数为70分,从成绩的众数比较看,甲组的成绩好一些.
所以甲组的成绩比乙组的成绩稳定,故甲组好些.
(3)甲、乙两组成绩的中位数、平均数都是80分.其中,甲组成绩在80分以上(包括80分)的有33人,乙组成绩在80分以上(包括80分)的有26人,从这一角度来看,甲组的成绩总体较好.(4)从成绩统计表来看,甲组的成绩大于等于90分的有20人,乙组的成绩大于等于90分的有24人,所以乙组成绩集中在高分段的人数比甲组多.同时乙组得满分的比甲组得满分的多6人.从这一角度来看,乙组的成绩较好.
用样本估计总体时,样本的平均数、标准差只是总体的平均数、标准差的近似值,实际应用中,需先分析平均水平,再计算标准差(方差)分析稳定情况.
为了考察甲、乙两种小麦的长势,分别从甲、乙两种麦苗中各抽10株,测得它们的株高分别为(单位:cm):甲:25 41 40 37 22 14 19 39 21 42乙:27 16 44 27 44 16 40 40 16 40(1)哪种小麦的苗长得高?
(2)哪种小麦的苗长得齐?
1.知识清单: (1)极差、标准差、方差的计算方法. (2)方差的性质. (3)数据的数字特征的应用.2.方法归纳:数据分析.3.常见误区: (1)数据同时增加或减少相同的数,平均数变化,方差不变. (2)方差、标准差的计算. (3)在计算方差或标准差时,当数据的重复数据较多时,要先把数据整理为频数表再用公式 或性质计算.
1.下列说法中正确的是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.求出各个数据与平均数的差的平方后再相加,所得的和就是方差D.众数能反映一组数据的离散程度
由平均数、众数、方差的定义及意义可知选B.
2.设甲、乙两名射击运动员,在一次连续10次的射击中,他们所射中环数的平均数一样,但方差不同,正确评价他们的水平是A.因为他们所射中环数的平均数一样,所以他们水平相同B.虽然射中环数的平均数一样,但方差较大的,潜力较大,更有发展前途C.虽然射中环数的平均数一样,但方差较小的,发挥较稳定,更有发展 前途D.虽然射中环数的平均数一样,但方差较小的,发挥较不稳定,忽高忽低
主要考查了方差的实际意义.
3. 为庆祝中国共产党成立100周年,A,B,C,D四个兴趣小组举行党史知识竞赛,每个小组各派10名同学参赛,记录每名同学失分(均为整数)情况,若该组每名同学失分都不超过7分,则该组为“优秀小组”,已知A,B,C,D四个小组成员失分数据信息如下,则一定为“优秀小组”的是A.A组中位数为2,极差为8B.B组平均数为2,众数为2C.C组平均数为1,方差大于0D.D组平均数为2,方差为3
对于A,因为中位数为2,极差为8,故最大值大于7,故A错误;对于B,如失分数据分别为0,0,0,2,2,2,2,2,2,8,则满足平均数为2,众数为2,但不满足每名同学失分都不超过7分,故B错误;对于C,如失分数据分别为0,0,0,0,0,0,0,0,1,9,则满足平均数为1,方差大于0,但不满足每名同学失分都不超过7分,故C错误;对于D,利用反证法,假设有一同学失分超过7分,则方差大于 ×(8-2)2=3.6>3,与题设矛盾,故每名同学失分都不超过7分.故D正确.
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:
则应派________参赛最为合适.
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.
5.样本中共有5个个体,其值分别为a,0,1,2,3,若该样本的平均数为1,则样本方差为________.
1.(多选)演讲比赛共有9位评委分别给出某选手的原始评分,评定该选手的成绩时,从9个原始评分中去掉1个最高分、1个最低分,得到7个有效评分.7个有效评分与9个原始评分相比,可能发生变化的数字特征是A.中位数 B.平均数C.方差 D.极差
由于去掉一个最高分与最低分后,评委所评的9个分数从小到大排序后,中间一个数字不会改变,故中位数不变.由于最高分和最低分是极端分数,因此会影响平均数、方差和极差.
2.下列命题中是真命题的是A.A,B,C三种个体按3∶1∶2的比例分层抽样调查,如果抽取的A个体 数为9,则样本容量为30B.一组数据1,3,3,4,5的平均数、众数、中位数相同C.若甲组数据的方差为5,乙组数据为5,6,9,10,5,则这两组数据中较稳定 的是甲D.一组数6,5,4,3,3,3,2,2,2,1的85%分位数为5
对于A项,B,C抽取的个体数分别为3,6,则样本容量为3+6+9=18,故A错误;
对于D项,将该组数据从小到大排列后为1,2,2,2,3,3,3,4,5,6,由10×85%=8.5,则该组数据的85%分位数为5,故D正确.
3.某创业公司共有36名职工,为了了解该公司职工的年龄构成情况,随机采访了9位代表,得到的数据分别为36,36,37,37,40,43,43,44,44,若用样本估计总体,年龄在( )内的人数占公司人数的百分比是(其中 是平均数,s为标准差,结果精确到1%)A.14% B.25% C.56% D.67%
4.若一组数据a,3,5,7的平均数是b,且a,b是方程x2-5x+4=0的两根,则这组数据的方差是A.3 B.4 C.5 D.6
x2-5x+4=0的两根是1,4.当a=1时,a,3,5,7的平均数是4;当a=4时,a,3,5,7的平均数不是1.
5.有两位射击运动员在一次射击测试中各射靶7次,每次命中的环数如下:甲:7 8 10 9 8 8 6乙:9 10 7 8 7 7 8则下列判断正确的是A.甲射击的平均成绩比乙好B.甲射击的成绩的众数小于乙射击的成绩的众数C.乙射击的平均成绩比甲好D.甲射击的成绩的极差大于乙射击的成绩的极差
甲命中的环数的平均数为
乙命中的环数的平均数为
所以甲、乙射击的平均成绩相等,故A,C均错误;甲射击的成绩的众数是8,乙射击的成绩的众数是7,所以甲射击的成绩的众数大于乙射击的成绩的众数,故B错误;甲射击的成绩的极差为10-6=4,乙射击的成绩的极差为10-7=3,所以甲射击的成绩的极差大于乙射击的成绩的极差,故D正确.
6.若五个数1,2,3,4,a的平均数是3,则a=________,这五个数的标准差是________.
7.某班有48名学生,在一次考试中统计出平均分数为70,方差为75,后来发现有2名同学的成绩有误,甲实得80分却记为50分,乙实得70分却记为100分,则更正后平均分和方差分别是________,________.
甲少记30分,乙多记30分,则总分不变,由此平均分不发生变化;
8.某校高一年级开设了丰富多彩的校本课程,现从甲、乙两个班随机抽取了5名学生校本课程的学分,统计如右表:
根据表中数据,计算甲班的平均数为
9.为了展示中华汉字的无穷魅力,传递传统文化,提高学习热情,某校开展“中国汉字听写大会”的活动.为响应学校号召,高二9班组建了兴趣班,根据甲、乙两人近期8次成绩所得数据分别为甲:68,69,71,72,74,78,83,85;乙:65,70,70,73,75,80,82,85.(1)求甲、乙两人成绩的平均数和中位数;
甲的平均数为 =(68+69+71+72+74+78+83+85)÷8=75,中位数为(72+74)÷2=73,乙的平均数为 =(65+70+70+73+75+80+82+85)÷8=75,中位数为(73+75)÷2=74.
(2)现要从甲、乙两人中选派一人参加比赛,从统计学的角度你认为派哪位学生参加比较合适?
甲的方差为 =[(68-75)2+(69-75)2+(71-75)2+(72-75)2+(74-75)2+(78-75)2+(83-75)2+(85-75)2]÷8=35.5,乙的方差为 =[(65-75)2+(70-75)2+(70-75)2+(73-75)2+(75-75)2+(80-75)2+(82-75)2+(85-75)2] ÷8=41,
∴甲成绩更稳定,派甲参加比较合适.
10.有两位射击运动员在一次射击测试中各射靶7次,每次命中的环数如下:甲 6 9 7 8 8 5 6乙 a 3 9 8 9 6 4经计算可得甲、乙两名射击运动员的平均成绩是一样的.(1)求实数a的值;
又甲、乙两名射击运动员的平均成绩是一样的,所以有 (a+39)=7,解得a=10,故实数a为10.
(2)请通过计算,判断甲、乙两名射击运动员哪一位的成绩更稳定?
11.(多选)甲、乙两班举行电脑汉字录入比赛,参加学生每分钟录入汉字的个数经统计计算后填入下表:
下列结论中,正确的是A.甲、乙两班学生成绩的平均水平相同B.乙班优秀的人数多于甲班优秀的人数(每分钟输入汉字数≥150个为优秀)C.甲班的成绩比乙班的成绩波动大D.甲班成绩的众数小于乙班成绩的众数
甲、乙两班成绩的平均数都是135,故两班成绩的平均水平相同,所以A正确;
甲、乙两班人数相同,但甲班成绩的中位数为149,乙班成绩的中位数为151,从而易知乙班每分钟输入汉字数≥150个的人数要多于甲班,所以B正确;由题表看不出两班学生成绩的众数,D错误.
12.某人5次上班途中所花的时间(单位:分钟)分别为x,y,10,11,9,(x,y∈N),已知这组数据的平均数为10,方差为2,则|x-y|的值为A.4 B.3 C.2 D.1
由这组数据的平均数为10,方差为2可得x+y=20,(x-10)2+(y-10)2=8,设x=10+t,y=10-t,由(x-10)2+(y-10)2=8得t2=4,所以|x-y|=2|t|=4.
13.一组数据的平均数是4.8,方差是3.6,若将这组数据中的每一个数据都加上60,得到一组新数据,则所得新数据的平均数和方差分别是A.55.2,3.6 B.55.2,,63.6 D.64.8,3.6
设这组数据分别为x1,x2,…,xn,由其平均数为4.8,方差是3.6,则有
若将这组数据中每一个数据都加上60,则数据为x1+60,x2+60,…,xn+60,
设收集的98个准确数据分别记为x1,x2,…,x98,
15.在发生某公共卫生事件期间,有专业机构认为该事件在一段时间没有发生规模群体感染的标志为“连续10天,每天新增疑似病例不超过7人”.根据过去10天甲、乙、丙、丁四地新增疑似病例数据,一定符合该标志的是A.甲地:总体平均数为3,中位数为4B.乙地:总体平均数为1,总体方差大于0C.丙地:中位数为2,众数为3D.丁地:总体平均数为2,总体方差为3
根据信息可知,连续10天内,每天的新增疑似病例数不能有超过7的数,选项A中,中位数为4,可能存在大于7的数;同理,在选项C中也有可能;选项B中的总体方差大于0,叙述不明确,也有可能存在大于7的数;选项D中,根据方差公式,如果有大于7的数存在,那么方差大于3,故选D.
16.为了监控某种零件的一条生产线的生产过程,检验员每隔30 min从该生产线上随机抽取一个零件,并测量其尺寸(单位:cm).下面是检验员在一天内依次抽取的16个零件的尺寸:
一天内抽检零件中,如果出现了尺寸在 之外的零件,就认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况,需对当天的生产过程进行检查.(1)从这一天抽检的结果看,是否需要对当天的生产过程进行检查?
剔除离群值,即第13个数据,剩下数据的平均数为 ×(16×9.97-9.22)=10.02,这条生产线当天生产的零件尺寸的平均数为10.02,
剔除第13个数据,剩下数据的样本方差为 ×(1 591.134-9.222-15×10.022)≈0.008,
这条生产线当天生产的零件尺寸的标准差的估计值为 ≈0.09.
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