创新设计二轮理科数学 教师WORD文档微专题43 统计与统计案例.doc
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1、微专题43统计与统计案例高考定位高考对本讲内容的考查往往以实际问题为背景,考查随机抽样与用样本估计总体、线性回归方程的求解与运用、独立性检验等问题,常与概率综合考查,中等难度.1.(2022全国乙卷)分别统计了甲、乙两位同学16周的各周课外体育运动时长(单位:h),得如下茎叶图:则下列结论中错误的是()A.甲同学周课外体育运动时长的样本中位数为7.4B.乙同学周课外体育运动时长的样本平均数大于8C.甲同学周课外体育运动时长大于8的概率的估计值大于0.4D.乙同学周课外体育运动时长大于8的概率的估计值大于0.6答案C解析对于A选项,甲同学周课外体育运动时长的样本中位数为7.4,A选项结论正确;对
2、于B选项,乙同学课外体育运动时长的样本平均数为(6.37.47.68.18.28.28.58.68.68.68.69.09.29.39.810.1)8.506 258,B选项结论正确;对于C选项,甲同学周课外体育运动时长大于8的概率的估计值0.3750.6,D选项结论正确.故选C.2.(2022全国甲卷)某社区通过公益讲座以普及社区居民的垃圾分类知识.为了解讲座效果,随机抽取10位社区居民,让他们在讲座前和讲座后各回答一份垃圾分类知识问卷,这10位社区居民在讲座前和讲座后问卷答题的正确率如图,则()A.讲座前问卷答题的正确率的中位数小于70%B.讲座后问卷答题的正确率的平均数大于85%C.讲座
3、前问卷答题的正确率的标准差小于讲座后正确率的标准差D.讲座后问卷答题的正确率的极差大于讲座前正确率的极差答案B解析对于A,讲座前问卷答题的正确率的中位数是72.5%,所以A错误;对于B,讲座后问卷答题的正确率分别是80%,85%,85%,85%,85%,90%,90%,95%,100%,100%,其平均数显然大于85%,所以B正确;对于C,由题图可知,讲座前问卷答题的正确率波动较大,讲座后问卷答题的正确率波动较小,所以讲座前问卷答题的正确率的标准差大于讲座后问卷答题的正确率的标准差,所以C错误;对于D,讲座前问卷答题的正确率的极差是95%60%35%,讲座后问卷答题的正确率的极差是100%80
4、%20%,所以讲座前问卷答题的正确率的极差大于讲座后问卷答题的正确率的极差,所以D错误.故选B.3.(2022全国甲卷)甲、乙两城之间的长途客车均由A和B两家公司运营.为了解这两家公司长途客车的运行情况,随机调查了甲、乙两城之间的500个班次,得到下面列联表:准点班次数未准点班次数A24020B21030 (1)根据上表,分别估计这两家公司甲、乙两城之间的长途客车准点的概率;(2)能否有90%的把握认为甲、乙两城之间的长途客车是否准点与客车所属公司有关?附:K2,P(K2k)0.1000.0500.010k2.7063.8416.635 解(1)由题表可得A公司甲、乙两城之间的长途客车准点的概
5、率为,B公司甲、乙两城之间的长途客车准点的概率为.(2)K23.2052.706,所以有90%的把握认为甲、乙两城之间的长途客车是否准点与客车所属公司有关.4.(2022全国乙卷)某地经过多年的环境治理,已将荒山改造成了绿水青山.为估计一林区某种树木的总材积量,随机选取了10棵这种树木,测量每棵树的根部横截面积(单位:m2)和材积量(单位:m3),得到如下数据:样本号i根部横截面积xi材积量yi10.040.2520.060.4030.040.2240.080.5450.080.5160.050.3470.050.3680.070.4690.070.42100.060.40总和0.63.9 并
6、计算得x0.038,y1.615 8,xiyi0.247 4.(1)估计该林区这种树木平均一棵的根部横截面积与平均一棵的材积量;(2)求该林区这种树木的根部横截面积与材积量的样本相关系数(精确到0.01);(3)现测量了该林区所有这种树木的根部横截面积,并得到所有这种树木的根部横截面积总和为186 m2.已知树木的材积量与其根部横截面积近似成正比.利用以上数据给出该林区这种树木的总材积量的估计值.附:相关系数r,1.377.解(1)样本中10棵这种树木的根部横截面积的平均值0.06(m2),样本中10棵这种树木的材积量的平均值0.39(m3),据此可估计该林区这种树木平均一棵的根部横截面积为0
7、.06 m2,平均一棵的材积量为0.39 m3.(2)r0.97.(3)设该林区这种树木的总材积量的估计值为Y m3,又已知树木的材积量与其根部横截面积近似成正比,可得,解得Y1 209.则该林区这种树木的总材积量估计为1 209 m3.热点一用样本估计总体1.用样本的频率分布估计总体的频率分布.(1)频率分布直方图中相邻两横坐标之差表示组距,纵坐标表示,频率组距.(2)在频率分布直方图中各小长方形的面积之和为1.2.用样本的数字特征估计总体的数字特征样本数据:x1,x2,xn.(1)标准差:样本数据到平均数的一种平均距离,s.(2)方差:s2(x1)2(x2)2(xn)2(xn是样本数据,n
8、是样本容量,是样本平均数).(3)若a0,数据ax1b,ax2b,axnb的标准差为as,方差为a2s2. 考向1统计图表与数字特征的应用例1 (1)(2022柳州二模)某校组织全体学生参加了主题为“奋斗百年路,启航新征程”的知识竞赛,随机抽取了100名学生进行成绩统计,发现抽取的学生的成绩都在50分至100分之间,进行适当分组后(每组的取值区间均为左闭右开区间),画出频率分布直方图(如图),下列说法不正确的是()A.在被抽取的学生中,成绩在区间90,100)内的学生有10人B.这100名学生成绩的众数为85C.估计全校学生成绩的平均分数为78D.这100名学生成绩的中位数为80(2)(202
9、2开封模拟)甲乙两台机床同时生产一种零件,10天中,两台机床每天产品的次品数的茎叶图如图所示,下列判断错误的是()A.甲的中位数大于乙的中位数B.甲的众数大于乙的众数C.甲的方差大于乙的方差D.甲的性能优于乙的性能答案(1)D(2)D解析(1)选项A,成绩在区间90,100)的频率为0.01100.1,则人数为1000.110,故正确;选项B,由频率分布直方图可知,学生成绩的众数为85,故正确.选项C,全校学生成绩的平均分数为0.0155100.01565100.0275100.04585100.01951078,故正确.选项D,成绩在区间50,60)的频率为0.1,成绩在区间60,70)的频
10、率为0.15,成绩在区间70,80)的频率为0.2,成绩在区间80,90)的频率为0.45,由0.10.150.20.450.5,所以这100名学生成绩的中位数在80,90)之间,设为x,则(x80)0.0450.50.450.05,解得x81.11,故不正确.(2)由茎叶图得:甲机床每天生产的次品数为:7,8,9,10,12,13,15,15,20,21,乙机床每天生产的次品数为:8,9,10,10,11,12,12,12,16,20.对于A,甲的中位数为12.5,乙的中位数为11.5,所以甲的中位数大于乙的中位数,故A正确;对于B,甲的众数为15,乙的众数为12,所以甲的众数大于乙的众数,
11、故B正确;对于C,甲的平均数甲13,乙的平均数乙12.所以甲的方差s(713)2(813)2(913)2(1013)2(1213)2(1313)2(1513)2(1513)2(2013)2(2113)220.8,乙的方差s(812)2(912)2(1012)2(1012)2(1112)2(1212)2(1212)2(1212)2(1612)2(2012)211.4.所以甲的方差大,故C正确;对于D,由A,B,C得:中位数、众数、平均数、方差均为甲大于乙,所以甲生产出的次品数多于乙,即乙机床的性能优于甲,故D错误.考向2用样本的频率分布估计总体分布例2 为了解甲、乙两种离子在小鼠体内的残留程度,
12、进行如下试验:将200只小鼠随机分成A,B两组,每组100只,其中A组小鼠给服甲离子溶液,B组小鼠给服乙离子溶液.每只小鼠给服的溶液体积相同、摩尔浓度相同.经过一段时间后用某种科学方法测算出残留在小鼠体内离子的百分比.根据试验数据分别得到如下直方图:记C为事件:“乙离子残留在体内的百分比不低于5.5”,根据直方图得到P(C)的估计值为0.70.(1)求乙离子残留百分比直方图中a,b的值;(2)分别估计甲、乙离子残留百分比的平均值(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表).解(1)由已知得0.70a0.200.15,故a0.35,b10.050.150.700.10.(2)甲离子残留百分比的平均
13、值的估计值为20.1530.2040.3050.2060.1070.054.05.乙离子残留百分比的平均值的估计值为30.0540.1050.1560.3570.2080.156.00.规律方法1.平均数与方差都是重要的数字特征,是对数据的一种简明描述,它们所反映的情况有着重要的实际意义.2.在例2中,抓住频率分布直方图各小长方形的面积之和为1,这是求解的关键;本题易混淆频率分布条形图和频率分布直方图,误把频率分布直方图纵轴的几何意义当成频率,导致样本数据的频率求错.训练1 (1)(2022泸州三诊)空气质量指数(简称AQI)是能够对空气质量进行定量描述的数据,AQI越小代表空气质量越好.甲、
14、乙两地在9次空气质量监测中的AQI数据如图所示,则下列说法不正确的是()A.甲地的AQI的平均值大于乙地B.甲地的AQI的方差小于乙地C.甲地的AQI的中位数大于乙地D.甲地的空气质量好于乙地答案D解析由AQI数据图知,甲地9次监测数据有7次均在50以上,只有两次在50以下,并且与50相差较小,乙地9次监测数据有7次均在50以下,有两次在50附近,并且与50相差很小,甲地的AQI的平均值大于50,乙地的AQI的平均值小于50,甲地的AQI的平均值大于乙地,A正确;甲地9次监测数据的折线图比较平滑,波动较小,乙地9次监测数据波动较大,即甲地的AQI的方差小于乙地,B正确;甲地9次监测数据的中位数
15、大于50,乙地9次监测数据的中位数小于50,甲地的AQI的中位数大于乙地,C正确;甲地9次监测数据中有8个都高于乙地对应监测数据,再结合平均值、中位数看,乙地的空气质量要好于甲地,D不正确.(2)某工厂A,B两条生产线生产同款产品,若产品按照一、二、三等级分类,则每件可分别获利10元、8元、6元,现从A,B生产线生产的产品中各随机抽取100件进行检测,结果统计如图:分别计算两条生产线抽样产品获利的方差,以此作为判断依据,说明哪条生产线的获利更稳定;估计该厂产品产量为2 000件时的利润以及一等级产品的利润.解从A生产线随机抽取的100件产品获利的平均数1(1020860620)8(元),方差为
16、s(108)220(88)260(68)2201.6,从B生产线随机抽取的100件产品获利的平均数为2(1035840625)8.2(元),方差为s(108.2)235(88.2)240(68.2)2252.36.所以ss,则A生产线的获利更稳定.从A,B生产线共随机抽取的200件产品获利的平均数为10(2035)8(6040)6(2025)8.1(元),由样本估计总体,当产品产量为2 000件时,估计该工厂获利2 0008.116 200(元).因为从A,B生产线共随机抽取的200件产品中,A生产线生产的一等级产品有20件,B生产线生产的一等级产品有35件,由样本频率估计总体概率,得该工厂生
17、产产品为一等级产品的概率估计值为,当产品产量为2 000件时,估计该工厂一等级产品获利2 000105 500(元).热点二回归分析求线性回归方程的步骤(1)依据样本数据画出散点图,确定两个变量具有线性相关关系(有时可省略).(2)计算出,x,xiyi的值.(3)计算,.(4)写出线性回归方程. 例3 (2022合肥二模)中国统计年鉴2021数据显示,截止到2020年底,我国私人汽车拥有量超过24千万辆.下图是2011年至2020年十年间我国私人汽车拥有量y(单位:千万辆)折线图.(注:年份代码110分别对应年份20112020)(1)由折线图能够看出,可以用线性回归模型拟合y与t的关系,请用
18、相关系数加以说明;(2)建立y关于t的线性回归方程(系数精确到0.01),并预测2024年我国私人汽车拥有量.参考数据:15.5, (ti)(yi)160.1, (yi)2311.4, (ti)282.5,159.8,160.3.参考公式:相关系数r,线性回归方程t中,斜率和截距的最小二乘估计公式分别为,.解(1)由题意得,r0.998 8.相关系数r0.998 8,说明y与t的线性相关性很高,所以,可以用线性回归模型拟合y与t的关系.(2)由5.5, (ti)282.5,所以1.94,因此15.51.945.54.83,所以1.94t4.83.当t14时,1.94144.8331.99.所以
19、2024年我国私人汽车拥有量约为31.99千万辆.据此可以预测,2024年我国私人汽车拥有量将达到31.99千万辆.易错提醒(1)样本点不一定在回归直线上,但点(,)一定在回归直线上.(2)求时,灵活选择公式,注意公式的推导和记忆.(3)利用相关系数判断相关性强弱,看|r|的大小,而不是r的大小.(4)区分相关系数r与相关指数R2.(5)通过线性回归方程求的都是估计值,而不是真实值.训练2 (2022深圳调研)近年来,明代著名医药学家李时珍的故乡黄冈市蕲春县大力发展大健康产业,蕲艾产业化种植已经成为该县脱贫攻坚的主要产业之一.已知蕲艾的株高y(单位:cm)与一定范围内的温度x(单位:)有关,现
20、收集了蕲艾的13组观测数据,得到如下的散点图:现根据散点图利用yab或yc两种模型建立y关于x的回归方程,令s,t,得到如下数据: 10.15109.943.040.16siyi1313.94tiyi132.1s13211.67t1320.21y13221.22且(si,yi)与(ti,yi)(i1,2,3,13)两组数据的相关系数分别为r1,r2,且r20.995.3.(1)用相关系数说明用哪种模型建立y与x的回归方程更合适;(2)根据(1)的结果及表中数据,建立y关于x的回归方程;(3)已知z与x,y的关系为z20yx,当x为何值时,z的预报值最大?参考数据和公式:0.2121.224.4
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