高中数学必修三第二章学案学案中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 2.1.2 简单随机抽样 编号 010 1某月某种商品的销售量、电视剧的收视率等这些数据是如何得到的?2要判断一锅汤的味道需要把整锅汤都喝完吗?应如何判断?1简单随机抽样(1)定义:一般地,设一个总体含有N个个体,从中_地抽取 n 个个体作为样本(nN),如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都_,就把这种抽样方法叫做简单随机抽样(2)说明:我们所讨论的简单随机抽样都是_的抽样,即抽取到某个个体后,该个体不再_总体中常用到的简单随机抽样方法有两种:_(抓阄法)和_ 说明:简单随机抽样具有下列特点:简单随机抽样要求总体中的个体数 N 是有限的 简单随机抽样抽取样本的容量
2、n 小于或等于总体中的个体数 N.简单随机抽样中的每个个体被抽到的可能性均为nN.当总体中的个体无差异且个体数目较少时,采用简单随机抽样抽取样本 逐个抽取即每次仅抽取一个个体 简单随机抽样是不放回的抽样,即抽取的个体不再放回总体 2抽签法 一般地,抽签法就是把总体中的 N 个个体_,把号码写在_上,将号签放在一个容器中,搅拌_后,每次从中抽取_号签,连续抽取 n 次,就得到一个容量为_的样本 小结:抽签法抽取样本的步骤:将总体中的个体编号为 1N.将所有编号 1N 写在形状、大小相同的号签上 将号签放在一个不透明的容器中,搅拌均匀 从容器中每次抽取一个号签,并记录其编号,连续抽取 n次 从总体
3、中将与抽取到的签的编号相一致的个体取出 操作要点是:编号、写签、搅匀、抽取样本 3随机数法 随机数法即利用随机数表、随机数骰子或计算机产生的随机数进行抽样这里仅介绍随机数表法 用随机数表法抽取样本的步骤:将总体中的个体_ 在随机数表中_数作为开始 规定一个方向作为从选定的数读取数字的_ 开始读取数字,若不在编号中,则_,若在编号中则_,依次取下去,直到取满为止(相同的号只计一次)根据选定的号码抽取样本 操作要点是:编号、选起始数、读数、获取样本 说明:虽然产生随机数的方法很多,但在高中数学中,仅学习用随机数表产生随机数来抽样,即随机数表法 知识拓展:总体:统计中所考察对象的全体叫总体;个体:总
4、体中的每一个考察对象叫个体;样本:从总体中抽取的一部分个体叫做样本;样本容量:样本的个体的数目叫做样本容量;总体容量:总体的个体的数目叫做总体容量 2应用随机数表法抽取样本时,对总体中的个体进行编号的方法 利用随机数表法抽取样本的关键是对所有个体的编号的位数要一致;若不一致,需先调整到一致再进行抽样例如当总体中有 100 个个体时,为了操作简便可以选择从 00 开始编号,那么所有个体的编号都用两位数字表示即可,即 0099 号如果选择从 1 开始编号,那么所有个体的号码都必须用三位数字表示,比如 001100.很明显每次读两个数字要比每次读三个数字节省时间 思考:抽签法与随机数法的异同点?1抽
5、样的必要性 由样本估计总体是统计的基本思想,其原因是:(1)有些试验具有破坏性,只能研究其 样本而不能研究总体例如,检验一批钢筋的强度,不能把这批钢筋全部拉断考察产品的寿命和食品的质量问题等也是这样(2)在现实生活中,由于资金、时间有限,人力、物力不足,再加上不断变化的环境条件,做普查是不可能的,也是不必要的如调查城市居民出行情况(3)当总体是连续或无限时,直接研究是不可能的 例如对大气环境污染情况的分析(4)由于受随机因素的影响,即便直接研究总体,得到的结果也是一个近似值,同研究样本得到的结果差不多例如天气预报等(5)某些特殊总体,要求具有相当资格的调查员才能进行,为此只能采用抽样调查,例如
6、对某科学技术方面总体的调查 2、抽签法与随机数法的异同点 相同点:(1)都是简单随机抽样,并且要求被抽取样本的总体所含的个体是有限的;(2)都是从总体中逐个地、不放回地抽取 不同点:(1)抽签法比随机数法简单;(2)随机数法更适用于总体中的个体数较多的时候,而抽签法适用于总体中的个体数相对较少的情况,所以当总体中的个体数较多时,应当选用随机数法,这样可以节约大量的人力和制作号签的成本【例题 1】下列问题中,最适合用简单随机抽样方法的是()A 某电影院有 32 排座位,每排有 40 个座位,座位号是 140.有一次报告会坐满了听众,报告会结束以后为听取意见,要留下 32 名听众进行座谈 B从 1
7、0 台冰箱中抽出 3 台进行质量检查 C某学校有在编人员 160 人其中行政人员 16 人,教师112 人,后勤人员 32 人 教育部门为了了解他们对学校机构改革的意见,要从中抽取一个容量为 20 的样本 D某乡农田有山地 8 000 亩,丘陵 12 000 亩,平地 24 000亩,洼地 4 000 亩,现抽取农田 480 亩估计全乡农田平均产量【例题 2】某大学为了支援西部教育事业,现从报名的 18名志愿者中选取 6 人组成志愿小组,请用抽签法确定志愿小组成员,并写出抽样步骤 【例题 3】某车间工人加工了一批零件共 40 件,为了了解学习必备 欢迎下载 这批零件的质量情况,要从中抽取 10
8、 件进行检验,如何采用随机数表法抽取样本?写出抽样步骤 随机数表中的第 6 行至第 10 行摘录如下:16 22 77 94 39 49 54 43 54 82 17 37 93 23 78 87 35 20 96 43 84 26 34 91 64 84 42 17 53 31 57 24 55 06 88 77 04 74 47 67 21 76 33 50 25 83 92 12 06 76 63 01 63 78 59 16 95 55 67 19 98 10 50 71 75 12 86 73 58 07 44 39 52 38 79 33 21 12 34 29 78 64 56
9、07 82 52 42 07 44 38 15 51 00 13 42 99 66 02 79 54 57 60 86 32 44 09 47 27 96 54 49 17 46 09 62 90 52 84 77 27 08 02 73 43 28 【例题 4】某工厂的质检人员对生产的 100 件产品,采用随机数表法抽取 10 件进行检查,对 100 件产品采用下面的编号方法:1,2,3,100;001,002,003,100;00,01,02,99.其中最恰当的序号是_ 【当堂检测】【问题与收获】则若在编号中则依次取下去直到取满为止相同的号只计一次根据选定的号码抽取样本操作要点是编号选起始
10、数读数获取样本说明虽然产生随机数的方法很多但在高中数学中仅学习用随机数表产生随机数来抽样即随机数表法知识拓展断一锅汤的味道需要把整锅汤都喝完吗应如何判断简单随机抽样定义一般地设一个总体含有个个体从中地抽取个个体作为样本如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都就把这种抽样方法叫做简单随机抽样说明我们所讨论的简单随机抽样具有下列特点简单随机抽样要求总体中的个体数是有限的简单随机抽样抽取样本的容量小于或等于总体中的个体数简单随机抽样中的每个个体被抽到的可能性均为总体中的个体无差异且个体数目较少时采用简单随机抽学习必备 欢迎下载 1 某中学从 5 000 名学生中选出 50 人参加 20XX 年
11、10 月 1日的庆国庆文娱活动,若用抽签法可行吗?2能否设计一个合理的抽样方法完成此样本的抽取?系统抽样(1)定义:一般地,要从容量为 N 的总体中抽取容量为 n 的样本,可将总体分成_的若干部分,然后按照预先制定的_,从每一部分抽取_个体,得到所需要的样本,这种抽样的方法叫做系统抽样(2)步骤:小结:系统抽样的特征:(1)当总体中个体无差异且个体数目较大时,采用系统抽样 (2)将总体分成均衡的若干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,间隔一般为 kNnNn表示不超过Nn的最大整数.(3)预先制定的规则指的是:在第 1 段内采用简单随机抽样确定一个起始编号,在此
12、编号的基础上加上分段间隔的整数倍即为抽样编号(4)在每段上仅抽一个个体,所分的组数(即段数)等于样本容量(5)第一步编号中,有时可直接利用个体自身所带的号码,如学号、准考证号、门牌号等,不再重新编号 2系统抽样中的合理分段问题 说明:系统抽样操作的要领是先将个体数较多的总体分成均衡的若干部分,然后按照预先制定的规则,从每一部分中抽取 1个个体,从而得到所需的样本由于抽样的间隔相等,因此系统抽样又称为等距抽样(或叫机械抽样),所以系统抽样中必须对总体中的每个个体进行合理(即等距)分段(1)若从容量为 N 的总体中抽取容量为 n 的样本,用系统抽样时,应先将总体中的各个个体编号,再确定分段间隔 k
13、,以便对总体进行分段(2)当Nn是整数时,取 kNn作为分段间隔即可,如 N100,n20,则分段间隔 k100205.也就是将 100 个个体按平均每 5 个为 1 段(组)进行分段(组);(3)当Nn不是整数时,应先从总体中随机剔除一些个体,使剩余个体数 N能被 n 整除,这时分段间隔 kNn,如 N101,n20,则应先用简单随机抽样从总体中剔除 1 个个体,使剩余的总体容量(即 100)能被20 整除,从而得出分段间隔 k100205,也就是说,只需将 100 个个体平均分为 20 段(组)(4)一般地,用简单随机抽样的方法从总体中剔除部分个体,其个数为总体中的个体数除以样本容量所得的
14、余数 自主小测:1、中央电视台动画城节目为了对本周的热心小观众给予奖励,要从已确定编号的一万名小观众中抽出十名幸运小观众现采用系统抽样法抽取,其组容量为()A10 B100 C1 000 D10 000 2、为了了解 1 200 名学生对学校某项教改试验的意见,打算从中抽取一个容量为 30 的样本,考虑采用系统抽样,则分段的间隔 k为()A40 B30 C20 D12 3为了了解参加一次知识竞赛的 1 252 名学生的成绩,决定采用系统抽样的方法抽取一个容量为 50 的样本那么总体中应随机剔除的个体数目是()A2 B4 C5 D6 1系统抽样与简单随机抽样的区别 (1)系统抽样比简单随机抽样更
15、容易实施,可节约抽样成本 (2)抽样所得样本的代表性与具体的编号有关,而简单随机抽样所得样本的代表性与个体的编号无关 如果编号的个体特征随编号的变化呈现一定的周期性,则可能会使抽样的代表性差些 (3)系统抽样的应用比简单随机抽样的应用更广泛,尤其是工业生产线上对产品质量的检验,由于不知道产品的数量,因此不能用简单随机抽样 2系统抽样与简单随机抽样的联系 (1)对总体均分后的每一部分进行抽样时,采用的是简单随机抽样(2)与简单随机抽样一样,系统抽样是等概率抽样,它是客观的、公平的(3)与简单随机抽样一样是不放回抽样(4)总体中的个体数恰好能被样本容量整除时,可用它们的比值作为系统抽样的间隔;当总
16、体中的个体数不能被样本容量整除时,可用简单随机抽样先从总体中剔除少量个体,使剩下的个体数能被样本容量整除后再进行系统抽样 【例题 1】下列问题中,最适合用系统抽样抽取样本的是()A从 10 名学生中,随机抽取 2 名学生参加义务劳动 B从全校 3 000 名学生中,随机抽取 100 名学生参加义务劳动 C从某市 30 000 名学生中,其中小学生有 14 000 人,初中生有 10 000 人,高中生有 6 000 人,抽取 300 名学生以了解该市学生的近视情况 D从某班周二值日小组 6 人中,随机抽取 1 人擦黑板【例题2】某校高中三年级的295名学生已经编号为1,2,295,为了了解学生
17、的学习情况,要按 15 的比例抽取一个样本请用系统抽样的方法进行抽取,并写出过程 【例题 3】现从全班 63 人中,用系统抽样方法任选 10 人进行高中生体重与身高的关系的调查应如何实施?【当堂检测】则若在编号中则依次取下去直到取满为止相同的号只计一次根据选定的号码抽取样本操作要点是编号选起始数读数获取样本说明虽然产生随机数的方法很多但在高中数学中仅学习用随机数表产生随机数来抽样即随机数表法知识拓展断一锅汤的味道需要把整锅汤都喝完吗应如何判断简单随机抽样定义一般地设一个总体含有个个体从中地抽取个个体作为样本如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都就把这种抽样方法叫做简单随机抽样说明我们所讨
18、论的简单随机抽样具有下列特点简单随机抽样要求总体中的个体数是有限的简单随机抽样抽取样本的容量小于或等于总体中的个体数简单随机抽样中的每个个体被抽到的可能性均为总体中的个体无差异且个体数目较少时采用简单随机抽学习必备 欢迎下载 1 某中学从已编号(160)的 60 个班级中,随机抽取 6 个班级进行卫生检查,用每部分选取的号码间隔一样的系统抽样方法确定所选的 6 个班级的编号可能是()A6,16,26,36,46,56 B3,10,17,24,31,38 C4,11,18,25,32,39 D5,14,23,32,41,50 2下列抽样试验中,最适宜用系统抽样法的是()A 某市的 4 个区共有
19、2 000 名学生,4 个区的学生人数之比为 3282,从中抽取 200 人入样 B从某厂生产的 2 000 个电子元件中抽取 50 个入样 C从某厂生产的 10 个电子元件中抽取 2 个入样 D从某厂生产的 20 个电子元件中抽取 5 个入样 3 将参加数学竞赛的1 000名学生编号如下000,001,002,999,打算从中抽取一个容量为 50 的样本,按系统抽样方法分成50 个部分,第一段编号为 000,002,019,如果在第一段随机抽取的一个号码为 015,则抽取的第 40 个号码为_ 4某单位的在岗职工为 620 人,为了调查上班时,从家到单位的路上平均所用的时间,决定抽取 10%
20、的职工调查这一情况,如何采用系统抽样抽取样本?【问题与收获】则若在编号中则依次取下去直到取满为止相同的号只计一次根据选定的号码抽取样本操作要点是编号选起始数读数获取样本说明虽然产生随机数的方法很多但在高中数学中仅学习用随机数表产生随机数来抽样即随机数表法知识拓展断一锅汤的味道需要把整锅汤都喝完吗应如何判断简单随机抽样定义一般地设一个总体含有个个体从中地抽取个个体作为样本如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都就把这种抽样方法叫做简单随机抽样说明我们所讨论的简单随机抽样具有下列特点简单随机抽样要求总体中的个体数是有限的简单随机抽样抽取样本的容量小于或等于总体中的个体数简单随机抽样中的每个个体
21、被抽到的可能性均为总体中的个体无差异且个体数目较少时采用简单随机抽学习必备 欢迎下载 2.1.3 分层抽样 编号 012 某地区有高中生 2 400 人,初中生 10 900 人,小学生 11 000 人 当地教育部门为了了解本地区中小学生的近视率及其形成原因,要从本地区的中小学生抽取 1%的学生进行调查,你认为应当怎样抽取样本?分层抽样(1)定义:一般地,在抽样时,将总体分成_的层,然后按照一定的_,从各层_地抽取一定数量的个体,将各层取出的个体_作为样本,这种抽样的方法是一种分层抽样(2)步骤:分层:按_将总体分成若干部分(层);按_确定每层抽取个体的个数;各层分别按_或_的方法抽取样本;
22、综合每层抽样,组成样本 说明:分层抽样又称类型抽样,应用分层抽样应遵循以下要求:(1)分层:将相似的个体归入一类,即为一层,分层要求每层的各个个体互不交叉,遵循不重复、不遗漏的原则(2)分层抽样为保证每个个体都等可能入样,需遵循在各层中进行简单随机抽样或系统抽样,每层样本数量与每层个体数量的比和样本容量与总体容量的比相等(3)当总体由差异明显的几部分组成时,往往采用分层抽样 重难点突破:1确定分层抽样中各层入样的个体数 分析:当总体由差异明显的几部分组成时,应将总体分成互不交叉的几部分,其中所分成的每一部分叫层,然后按照各部分所占的比例,从各部分中独立抽取一定数量的个体,再将各部分所抽出的个体
23、合在一起作为样本,这就是分层抽样 由于层与层之间有明显的区别,而层内个体间的差异不明显,为了使样本更能充分地反映总体的情况,抽取样本时,必须照顾到各个层的个体抽样比样本容量总体容量.这样抽取能使所得到的样本结构与总体结构相同,可以提高样本对总体的代表性 在实际操作时,应先计算出抽样比 k样本容量总体容量,获得各层入样数的百分比,再按抽样比确定每层需要抽取的个体数:抽样比该层个体数目样本容量总体容量该层个体数目 自主小测 1、有一批产品,其中一等品 10 件,二等品 25 件,次品 5件用分层抽样从这批产品中抽出 8 件进行质量分析,则抽取二等品的件数应该为_ 2、某城区有农民、工人、知识分子家
24、庭共计 2 000 户,其中农民家庭 1 800 户,工人家庭 100 户 现要从中抽取容量为 40的样本,以调查家庭收入情况,则在整个抽样过程中,可以用到的抽样方法有()简单随机抽样 系统抽样 分层抽样 A B C D 选择抽样方法的原则(1)若总体由差异明显的几部分组成,则选用分层抽样(2)若总体所含个体没有差异,则考虑采用简单随机抽样或系统抽样 当总体容量较小时宜用抽签法;当总体容量较大,样本容量较小时宜用随机数法;当总体容量较大,样本容量也较大时宜用系统抽样(3)采用系统抽样时,当总体容量 N 能被样本容量 n 整除时,抽样间隔为 kNn;当总体容量 N 不能被样本容量 n 整除时,先
25、用简单随机抽样剔除多余个体,抽样间隔为 kNn.【例题讲解】例题 4】某单位有老、中、青年人各 32 人,50 人,20 人,现用分层抽样从三个群体中共抽取 20 人进行某项调查,问:老、中、青每组应各抽取多少人?每人被抽中的机会是否相等?1 从某地区15 000位老人中按性别分层抽取一个容量为500的样本,调查其生活能否自理的情况如下表所示 则该地区生活不能自理的老人中男性比女性多的人数约为()A60 B100 C1 500 D2 000 2在学生人数比例为 235 的 A,B,C 三所学校中,用分层抽样方法招募 n名志愿者,若在 A学校恰好选出了 6 名志愿者,那么 n_.3两个志愿者组织
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