人教版选修2（理科）第一章 概率与统计总体分布的估计表格教案设计

这是一份人教版选修2（理科）第一章 概率与统计总体分布的估计表格教案设计，共7页。
课程基本信息
学科
数学
年级
高一
学期
春季
课题
9.2.1总体取值规律的估计(第一课时)
教科书
书 名：普通高中教科书数学必修第二册
出版社：人民教育出版社 .6月
教学目标
1.掌握频率分布表的作法以及频率分布直方图的画法，培养数学抽象的核心素养.
2.能根据频率分布表和频率分布直方图观测数据的分布规律，从而估计总体的取值规律，培养数据分析的核心素养.
教学内容
教学重点：
1. 制作频率分布表，画频率分布直方图.
教学难点：
1. 对频率分布直方图的理解.
教学过程
1 情景引入
收集数据是为了寻找数据中蕴含的信息.因为实际问题中数据多而且杂乱，往往无法直接从原始数据中发现规律，所以需要根据问题的背景特点，选择合适的统计图表对数据进行整理和直观描述.在此基础上，通过数据分析，找出数据中蕴含的信息，就可以用这些信息来解决实际问题了.
下面我们讨论对随机抽样获取的数据的处理方法.
2 新知讲解
2.1 给出问题，列频数分布表，画频数分布直方图
问题1 我国是世界上严重缺水的国家之一，人均水资源占有量约为世界人均的1/4.某市政府为了减少水资源的浪费，计划对居民生活用水费用实施阶梯式水价制度，即确定一户居民月均用水量标准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. 如果希望确定一个比较合理的标准, 以使大部分居民用户的水费支出不受影响, 你认为需要做哪些工作？
在这个问题中，总体是 该市的全体居民用户，个体是 每户居民用户，调查的变量是 居民用户的月均用水量 .
假设通过简单随机抽样，获得了100户居民用户的月均用水量数据(单位:t)
9.0
13.6
14.9
5.9
4.0
7.1
6.4
5.4
19.4
2.0
2.2
8.6
13.8
5.4
10.2
4.9
6.8
14.0
2.0
10.5
2.1
5.7
5.1
16.8
6.0
11.1
1.3
11.2
7.7
4.9
2.3
10.0
16.7
12.0
12.4
7.8
5.2
13.6
2.4
22.4
3.6
7.1
8.8
25.6
3.2
18.3
5.1
2.0
3.0
12.0
22.2
10.8
5.5
2.0
24.3
9.9
3.6
5.6
4.4
7.9
5.1
24.5
6.4
7.5
4.7
20.5
5.5
15.7
2.6
5.7
5.5
6.0
16.0
2.4
9.5
3.7
17.0
3.8
4.1
2.3
5.3
7.8
8.1
4.3
13.3
6.8
1.3
7.0
4.9
1.8
7.1
28.0
10.2
13.8
17.9
10.1
5.5
4.6
3.2
21.6
从这组数据我们能发现什么信息呢?
为了探索一组数据的取值规律，一般先要用表格对数据进行整理，或者用图将数据直观表示出来.
在初中，我们曾用频数分布表和频数分布直方图来整理和表示这种数值型数据，由此能使我们清楚地知道数据分布在各个小组的个数.
你能利用初中已学的知识做出这个问题的频数分布表和频数分布直方图吗？
图1 图2
师生活动：学生在教师的引导下，回答问题，列出频数分布表、画出频数分布直方图，然后教师演示如何用excel画出如图2所示的频数分布直方图.
2.2 列频率分布表，画频率分布直方图
在这个实际问题中，因为我们更关心月均用水量在不同范围内的居民占全市居民用户的比例，所以可以选择频率分布表和频率分布直方图整理和表示数据.与画频数分布直方图类似，我们可以按以下步骤制作频率分布表、画频率分布直方图.
制作频率分布表、画频率分布直方图的步骤：
①求极差
极差为一组数据中最大值与最小值的差.样本观测数据的最小值是1.3 t，最大值是28.0 t，极差为28.0-1.3=26.7，
这说明样本观测数据的变化范围是26.7t.
②决定组距与组数
合适的组距与组数对发现数据分布规律有重要意义，组数太多或太少，都会影响我们了解数据的分布情况.组距与组数的确定没有固定的标准，常常需要一个尝试和选择的过程.数据分组的组数与数据的个数有关.当样本量不超过100时，常分成5至12组.为方便起见，一般取等长组距，并且组距应力求“取整”.
注：数据分组可以是等距的，也可以是不等距的，要根据数据的特点而定.有时为了方便，往往按等距分组，或除了第一和最后两段，其他各段按等距分组.
分组时可以先确定组距，也可以先确定组数.如果我们取所有的组距为3，则极差组距=8.9， 即可以将数据分为9组.
③将数据分组
由于组距为3,9个组距的长度超过极差，我们可以使第一组的左端点略小于数据中的最小值，最后一组的右端点略大于数据中的最大值.例如，可以取区间为[1.2,28.2]，按如下方式把样本观测数据以组距3，分为9组：[1.2,4.2)，[4.2,7.2)，…，[25.2,28.2].
④列频率分布表
计算各小组的频率，由此得到频率分布表.
图3
⑤画频率分布直方图
根据频率分布表可以得到如下的频率分布直方图.在频率分布直方图中，横轴表示月均用水量，纵轴表示频率/组距.如图4.
图4
我们发现，频率分布直方图中的纵轴实际上就是频率分布直方图中各小长方形的高，它反映了各组样本观测数据的疏密程度. 因为小长方形面积=组距×(频率/组距)=频率，所以各小长方形的面积表示相应各组的频率.即频率分布直方图以面积的形式反映了数据落在各个小组的频率的大小.各小长方形的面积之和等于1.
师生活动：教师介绍列频率分布表和画频率分布直方图的步骤，并用excel画出频率分布直方图.学生在教师的引导下分析频率分布直方图的特点.并一起回顾这5步,如图5.
图5
2.3 分析频率分布表，频率分布直方图
观察上述频率分布表和频率分布直方图，你觉得这组数据中蕴含了哪些有用的信息？你能发现居民用户月均用水量的哪些分布规律？你能给出适当的语言描述吗？
①从表和图中，可以看到样本观测数据落在各个小组的比例大小.月均用水量在区间[4.2, 7.2)内的居民用户最多，在区间[1.2, 4.2)内的次之，而月均用水量超过16.2的各区间内数据所占比例较小.
②从图中，可以看到居民用户月均用水量的样本观测数据的分布是不对称的，图形的左边高、右边低，右边有一个较长的“尾巴”. 这表明大部分居民用户的月均用水量集中在一个较低值区域，尤其在[1.2, 7.2)最为集中.
③有了样本观测数据的频率分布，我们可以用它估计总体的取值规律.由于样本的随机性，这种估计可能会存在一定误差，但这一误差一般不会影响我们对总体分布情况的大致了解.
3新知辨析
思考1：频数分布直方图与频率分布直方图有什么异同？
两者都可用于描述数据的取值规律，它们横坐标一致，区别在纵坐标.前者强调统计数据落在各个小区间的个数（即频数），后者强调统计数据落在各个小区间的个数占全部数据的比例（即频率）.用样本在某区间内的频率可以直接估计总体在相应区间内的比例，但用样本在某区间内的频数不能直接估计总体在相应区间内的频数，需要将样本频数除以样本量后再乘总体中的个体数.
思考2：等距分组的频率直方图，纵坐标分别用“频率”和“频率/组距”时，直方图的形状相同吗？为什么要选用“频率/组距”呢？
用“频率/组距”可使直方图的面积有意义.全部小长方形的面积之和为1，这个与总体中落在全部取值范围内的频率为100%是一致的，可以作为总体分布的估计.另外，也为之后算概率提供了方便.
思考3：不同的组数是否会对直方图呈现数据分布规律产生影响？分别以3和27为组数，对数据进行等距分组，画出100户居民用户月均用水量的频率分布直方图. 观察图形，你发现不同的组数对于直方图呈现数据分布规律有什么影响？
师生活动：学生思考问题，教师用gegebra动态演示不同组数下的频率分布直方图，师生共同分析不同组数下的频率分布直方图有何特点，得到如下结论：①当频率分布直方图的组数少、组距大时，容易从中看出数据整体的特点，但由于无法看出每组内的数据分布情况，损失了较多的原始数据信息；②当频率分布直方图的组数多、组距小时，保留了较多的原始数据信息，但由于小长方形较多，有时图形会变得非常不规则，不容易从中看出总体数据的分布特点. ③对于同一组数据，因为组距、组数不同而得到不同形状的直方图，会给人以不同的频率分布印象，这种印象有时会影响人们对总体的判断.因此，我们要注意积累数据分组、合理使用图表的经验.
4新知小结
这节课，你学会了吗？展示这节课的学习目标.
①掌握频率分布表的作法以及频率分布直方图的画法，培养数学抽象的核心素养.
②能根据频率分布表和频率分布直方图观测数据的分布规律，从而估计总体的取值规律，培养数据分析的核心素养.