系统抽样和分层抽样课件.ppt
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1、抽样方法抽样方法系统抽样和分层抽样1问题提出问题提出1.1.简单随机抽样有哪两种常用方法?其操作步骤分别如何?简单随机抽样有哪两种常用方法?其操作步骤分别如何?第二步,第二步,将号签放在一个容器中,并搅拌均匀将号签放在一个容器中,并搅拌均匀.抽签法:抽签法:第一步,第一步,将总体中的所有个体编号,并把号码写在形状、将总体中的所有个体编号,并把号码写在形状、大小相同的号签上大小相同的号签上.第三步,第三步,每次从中抽取一个号签,连续抽取每次从中抽取一个号签,连续抽取n n次,就得到次,就得到一个容量为一个容量为n n的样本的样本.第一步,第一步,将总体中的所有个体编号将总体中的所有个体编号.第三
2、步,第三步,从选定的数开始依次向右(向左、向上、向下)从选定的数开始依次向右(向左、向上、向下)读,将编号范围内的数取出,编号范围外的数去掉,直读,将编号范围内的数取出,编号范围外的数去掉,直到取满到取满n n个号码为止,就得到一个容量为个号码为止,就得到一个容量为n n的样本的样本.第二步,第二步,在随机数表中任选一个数作为起始数在随机数表中任选一个数作为起始数.随机数表法:随机数表法:22.2.当总体中的当总体中的个体数很多个体数很多时,用简单随机抽时,用简单随机抽样抽取样本,操作上并不方便、快捷样抽取样本,操作上并不方便、快捷.因此,因此,在保证抽样的公平性在保证抽样的公平性,不降低样本
3、的代表性不降低样本的代表性的前提下,我们还需要进一步学习其它的抽的前提下,我们还需要进一步学习其它的抽样方法,以弥补简单随机抽样的不足样方法,以弥补简单随机抽样的不足.3【探究探究】某学校为了了解高一年级学生对教师教学的意某学校为了了解高一年级学生对教师教学的意见见,打算从高一年级打算从高一年级500500名名学生中抽取学生中抽取5050名名进行调查进行调查,用简用简单随机抽样获取样本方便吗单随机抽样获取样本方便吗?你能否设计其他抽取样本你能否设计其他抽取样本的方法?的方法?我们按照下面的步骤进行抽样我们按照下面的步骤进行抽样:第一步第一步:将这将这500500名学生从名学生从1 1开始进行编
4、号开始进行编号;第二步第二步:确定确定分段间隔分段间隔k,k,对编号进行分段对编号进行分段.由于由于 k=500/50=10k=500/50=10,这个这个间隔间隔可以定为可以定为1010;第三步第三步:从号码为从号码为110110的第一个间隔中用的第一个间隔中用简单随机抽样简单随机抽样 的方法确定的方法确定第一个个体编号第一个个体编号,假如为假如为6 6号号;第四步第四步:从第从第6 6号开始号开始,每隔每隔1010个号码抽取一个个号码抽取一个,得到得到 6,16,26,36,6,16,26,36,496,496.这样就得到一个这样就得到一个样本容量样本容量为为 5050的样本的样本.45一
5、一.系统抽样的定义:系统抽样的定义:将总体将总体平均平均分成几部分,然后按照一定的规则,分成几部分,然后按照一定的规则,从每一部分抽取一个个体作为样本,这种抽样的从每一部分抽取一个个体作为样本,这种抽样的方法叫做方法叫做系统抽样系统抽样。【说明说明】由系统抽样的定义可知系统抽样有以下特征:由系统抽样的定义可知系统抽样有以下特征:(1)(1)当当总体容量总体容量N N较大较大时,采用时,采用系统抽样。系统抽样。(3)(3)一定的规则一定的规则通常指的是:在通常指的是:在第第1 1段内段内采用采用简单随机简单随机抽样抽样确定确定一个起始编号一个起始编号,在此编号的基础上加上分在此编号的基础上加上分
6、段间隔的整倍数段间隔的整倍数即为即为抽样编号抽样编号。(2)将总体平均分成几部分指的是将总体分段,分段的间隔要求相等,因此,系统抽样又称等距抽样,这时间隔一般为k.6二、二、从容量为从容量为N N的总体中抽取容量为的总体中抽取容量为n n的样本的样本,用系统抽样的一般步骤为用系统抽样的一般步骤为:(4)(4)按照按照一定的规则一定的规则抽取样本抽取样本,通常是将起始编号通常是将起始编号L L加上间加上间隔隔k k得到第得到第2 2个个体编号个个体编号L+KL+K,再加上,再加上K K得到第得到第3 3个个体编个个体编号号L+2KL+2K,这样继续下去,直到获取整个样本,这样继续下去,直到获取整
7、个样本.(1)(1)将总体中的将总体中的N N个个体编号个个体编号.有时可直接利用个体自身所有时可直接利用个体自身所 带的号码带的号码,如学号、准考证号、门牌号等;如学号、准考证号、门牌号等;(2)(2)将编号将编号按间隔按间隔k k分段分段(kN(kN).(3)(3)在在第一段第一段用简单随机抽样用简单随机抽样确定起始个体的编号确定起始个体的编号L L (LN,LkLN,Lk)。)。7说明说明(1)(1)分段间隔的确定分段间隔的确定:当是整数时,取k=;当不是整数时,可以先从总体中随机地剔除几个个体,使得总体中剩余的个体数能被样本容量整除.通常取k=(2)(2)从系统抽样的步骤可以看出,从系
8、统抽样的步骤可以看出,系统抽样系统抽样是把一个问题划分成若干部分分块解决是把一个问题划分成若干部分分块解决,从而,从而把复杂问题简单化,体现了数学转化思想。把复杂问题简单化,体现了数学转化思想。8思考思考:下列抽样中不是系统抽样的是下列抽样中不是系统抽样的是 ()A A、从标有从标有1 11515号的号的1515个小球中任选个小球中任选3 3个作为样本,个作为样本,按按从小号到大号排序,随机确定起点从小号到大号排序,随机确定起点i,i,以后为以后为i+5,i+10(i+5,i+10(超超过过1515则从则从1 1再数起再数起)号入样;号入样;B B、工厂生产的产品,用传送带将产品送入包装车间前
9、,工厂生产的产品,用传送带将产品送入包装车间前,检验人员从传送带上每隔五分钟抽一件产品检验;检验人员从传送带上每隔五分钟抽一件产品检验;C C、搞某一市场调查,规定在商场门口随机抽一个人进搞某一市场调查,规定在商场门口随机抽一个人进行询问,直到调查到事先规定的调查人数为止;行询问,直到调查到事先规定的调查人数为止;D D、电影院调查观众的某一指标,通知每排(每排人数电影院调查观众的某一指标,通知每排(每排人数相等)座位号为相等)座位号为1414的观众留下来座谈。的观众留下来座谈。C C9 系统抽样系统抽样与与简单随机抽样简单随机抽样比较比较,有何有何优、缺点?优、缺点?点评点评:(1)(1)系
10、统抽样比简单随机抽样更容易实施系统抽样比简单随机抽样更容易实施,可节约抽样成本可节约抽样成本;(2)(2)系统抽样的效果会受个体编号的影响,而简单随机抽系统抽样的效果会受个体编号的影响,而简单随机抽样的效果不受个体编号的影响;系统抽样所得样本的代样的效果不受个体编号的影响;系统抽样所得样本的代表性和具体的编号有关表性和具体的编号有关,而简单随机抽样所得样本的代表而简单随机抽样所得样本的代表性与个体的编号无关性与个体的编号无关.如果编号的个体特征随编号的变化如果编号的个体特征随编号的变化呈现一定的周期性呈现一定的周期性,可能会使系统抽样的代表性很差可能会使系统抽样的代表性很差.例如例如学号按照男
11、生单号女生双号的方法编排学号按照男生单号女生双号的方法编排,那么那么,用系统抽样用系统抽样的方法抽取的样本就可能会是全部男生或全部女生的方法抽取的样本就可能会是全部男生或全部女生.(3)(3)系统抽样比简单随机抽样的应用范围更广系统抽样比简单随机抽样的应用范围更广.10【例题解析例题解析】例例1 1、某校高中三年级的某校高中三年级的295295名学生已经编号为名学生已经编号为1 1,2 2,295295,为了了解学生的学习情况,要按,为了了解学生的学习情况,要按1 1:5 5的比例抽取一个样本,用系统抽样的方法进行的比例抽取一个样本,用系统抽样的方法进行抽取,并写出过程。抽取,并写出过程。解解
12、:样本容量为样本容量为2952955=595=59.确定分段间隔确定分段间隔k=5k=5,将编号分将编号分15,610,15,610,291295;,291295;采用简单随机抽样的方法采用简单随机抽样的方法,从第一组从第一组5 5名学生中抽出名学生中抽出一名学生,如确定编号为一名学生,如确定编号为3 3的学生的学生,依次取出的学生依次取出的学生编号为编号为3,8,13,3,8,13,288,293,288,293,这样就得到一个样本容量这样就得到一个样本容量为为5959的样本的样本.11例例2 2、从编号为从编号为1 15050的的5050枚最新研制的某枚最新研制的某种型号的导弹中随机抽取种
13、型号的导弹中随机抽取5 5枚来进行发射实枚来进行发射实验,若采用每部分选取的号码间隔一样的验,若采用每部分选取的号码间隔一样的系统抽样方法,则所选取系统抽样方法,则所选取5 5枚导弹的编号可枚导弹的编号可能是(能是()A A5 5,1010,1515,2020,25 25 B B、3 3,1313,2323,3333,4343 C C、1 1,2 2,3 3,4 4,5 5 D D、2 2,4 4,6 6,1616,3232B B12例例3:3:从从20052005个编号中抽取个编号中抽取2020个号码入样个号码入样,采用系统采用系统抽样的方法抽样的方法,则抽样的间隔为则抽样的间隔为()()A
14、 A9999 B B、99.5 99.5 C C100100 D D、100.5100.5 C C例例4:4:某小礼堂有某小礼堂有2525排座位,每排排座位,每排2020个座位,一次个座位,一次心理学讲座,礼堂中坐满了学生,会后为了了解心理学讲座,礼堂中坐满了学生,会后为了了解有关情况,留下座位号是有关情况,留下座位号是1515的所有的所有2525名学生进行名学生进行测试,这里运用的是测试,这里运用的是 抽样方法。抽样方法。系统系统13例例5.5.采用系统抽样从个体数为采用系统抽样从个体数为8383的总体中抽取的总体中抽取一个样本容量为一个样本容量为1010的样本,那么每个个体入样的样本,那么
15、每个个体入样的可能性为的可能性为 _._.例例6.6.从从20042004名学生中选取名学生中选取5050名组成参观团,若采名组成参观团,若采用下面的方法选取:先用简单随机抽样从用下面的方法选取:先用简单随机抽样从20042004人中剔除人中剔除4 4人,剩下的人,剩下的20002000个再按系统抽样的方个再按系统抽样的方法进行,则每人入选的机会法进行,则每人入选的机会()()A.A.不全相等不全相等 B.B.均不相等均不相等 C.C.都相等都相等 D.D.无法确定无法确定C C14系统抽样系统抽样088088,188188,288288,388388,488488,588588,688688
16、,788788,888888,9889881.1.在在10001000个有机会中奖的号码个有机会中奖的号码(编号为编号为000999)000999)中中,在公证部在公证部门的监督下门的监督下,按随机抽取的方法确定按随机抽取的方法确定最后两位数为最后两位数为8888的号码的号码为中奖号码为中奖号码,这是运用那种抽样方法确定中奖号码的这是运用那种抽样方法确定中奖号码的?依次依次写出这写出这1010个中奖号码。个中奖号码。练习练习:2.2.书书5959第第3 3题题153.3.一个总体中有一个总体中有100100个个体个个体,随机编号为随机编号为0,1,2,0,1,2,99,99,依编依编号顺序平均
17、分成号顺序平均分成1010个小组个小组,组号分别为组号分别为1,2,3,1,2,3,10.,10.现用现用系统抽样方法抽取一个容量为系统抽样方法抽取一个容量为1010的样本的样本,规定如果在第规定如果在第1 1组随机抽取的号码为组随机抽取的号码为m,m,那么在第那么在第k k组抽取的号码个位组抽取的号码个位数字与数字与m+km+k的个位数字相同的个位数字相同.若若m=6,m=6,则在第则在第7 7组中抽取组中抽取的号码是的号码是_._.解析解析:依编号顺序平均分成的依编号顺序平均分成的1010个小组分别为个小组分别为 09,1019,2029,3039,09,1019,2029,3039,40
18、49,5059,6069,7079,8089,9099.4049,5059,6069,7079,8089,9099.因第因第7 7组组抽取的号码个位数字应是抽取的号码个位数字应是3,3,所以抽取的号码是所以抽取的号码是63.63.这个样本的号码依次是这个样本的号码依次是6,18,29,30,41,52,63,74,85,966,18,29,30,41,52,63,74,85,96这这1010个号个号.63631617 设计科学、合理的抽样方法,其核心问题设计科学、合理的抽样方法,其核心问题是保证抽样公平,并且样本具有好的代表性是保证抽样公平,并且样本具有好的代表性.如果要调查我校高一学生的平均
19、身高,由于如果要调查我校高一学生的平均身高,由于男生一般比女生高,男生一般比女生高,故用简单随机抽样或系故用简单随机抽样或系统抽样,都可能使样本不具有好的代表性统抽样,都可能使样本不具有好的代表性.对于此类抽样问题,我们需要一个更好的抽对于此类抽样问题,我们需要一个更好的抽样方法来解决样方法来解决.引入引入18 某校高一、高二和高三年级分别有某校高一、高二和高三年级分别有10001000,800800和和700700名名,为了了解全校学生的视力情况为了了解全校学生的视力情况,从中抽取容量为从中抽取容量为100100的样本的样本,你认为应当怎样抽取样本较为合理?你认为应当怎样抽取样本较为合理?创
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