新教材人教A版必修第二册第九章91911.docx
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新教材人教A版必修第二册第九章91911
9.1.1 简单随机抽样
知识点
一 全面调查与抽样调查及相关概念
1.全面调查
对每一个调查对象都进行调查的方法,称为全面调查,又称
普查.
2.总体、个体
(1)我们把
调查对象的全体称为总体.
(2)
组成总体的每一个调查对象称为个体.
3.抽样调查
根据一定目的,从总体中
抽取一部分个体进行调查,并以此为依据
对总体的情况作出估计和推断的调查方法,称为抽样调查.
4.样本、样本量、样本数据
(1)我们把
从总体中抽取的那部分个体称为样本.
(2)
样本中包含的个体数称为样本量.
(3)
调查样本获得的变量值称为样本的观测数据,简称
样本数据.
知识点
二 简单随机抽样的定义
1.放回简单随机抽样和不放回简单随机抽样
一般地,设一个总体含有N(N为正整数)个个体,从中逐个抽取n(1≤n 放回的,且每次抽取时总体内的各个个体被抽到的概率 都相等,我们把这样的抽样方法叫做放回简单随机抽样;如果抽取是 不放回的,且每次抽取时总体内 未进入样本的各个个体被抽到的概率 都相等,我们把这样的抽样方法叫做不放回简单随机抽样.放回简单随机抽样和不放回简单随机抽样统称为 简单随机抽样. 2.简单随机样本 通过 简单随机抽样获得的样本称为简单随机样本. 知识点 三 常用的简单随机抽样的方法 1.常用的简单随机抽样的方法 (1) 抽签法; (2) 随机数法. 2.随机数的生成 (1)用随机试验生成随机数; (2)用信息技术生成随机数. 知识点 四 总体均值与样本均值 1.总体均值 2.样本均值 3.样本均值与总体均值的关系 我们常用样本均值 估计总体均值 . 1.抽签法的优缺点与操作步骤 (1)优点: 简单易行.当总体的个数不多时,使总体处于“搅拌均匀”的状态比较容易,这时,每个个体都有均等的机会被抽中,从而能够保证样本的代表性. (2)缺点: 仅适用于个体数较少的总体.当总体容量非常大时,费时费力又不方便,况且,如果号签搅拌的不均匀,可能导致抽样不公平. (3)用抽签法从容量为N的总体中抽取一个容量为n的样本的步骤: ①编号: 给总体中的所有个体编号(号码可以从1到N); ②制作号签: 将1~N这N个号码写在形状、大小相同的号签上(号签可以用小球、卡片、纸条等制作); ③均匀搅拌: 将号签放在一个不透明的容器里,搅拌均匀; ④抽取号码: 每次从容器中不放回地抽取一个号签,连续抽取n次; ⑤构成样本: 从总体中将与抽到的号签上的号码一致的个体抽取,就构成了一个容量为n的样本. 2.随机数表法的优缺点及操作步骤 (1)优点: 简单易行.它很好地解决了当总体中的个体数较多时抽签法制签难的问题. (2)缺点: 当总体中的个体数很多,需要的样本量也较大时,用随机数表法抽取样本仍不方便. (3)随机数表法抽取样本的步骤: ①编号: 对总体的个体进行编号(每个号码位数一致); ②选定初始值: 在随机数表中任选一个数作为开始; ③选号: 从选定的数开始按一定的方向读下去,得到的号码若不在编号中,则跳过,若在编号中,则取出,如果得到的号码前面已经取出,也跳过,如此继续下去,直到取满为止; ④确定样本: 根据选定的号码抽取样本. 3.抽签法与随机数法的区别 抽签法适用于总体中个体数较少,样本量也较小的抽 样,随机数法适用于总体中个体数较多,但样本量较小的抽样. 4.用样本估计总体,主要基于以下两点: 一是在很多情况下总体的个数往往很多,甚至无限,不能一一加以考察;二是有些从总体中抽取个体的试验常有破坏性,因而抽取的个体不允许太多。 1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)简单随机抽样就是随便抽取样本.( ) (2)使用抽签法抽签时,后抽签的人占优势.( ) (3)利用计算器生成随机数时,按一次“=”键可生成一个随机数.( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ 2.做一做 (1)下列调查: ①每隔5年进行一次人口普查;②报社等进行舆论调查;③灯泡使用寿命的调查;④对入学报名者的学历检查;⑤从20台电视机中抽出3台进行质量检查,其中属于抽样调查的是( ) A.①②③B.②③⑤ C.②③④D.①③⑤ (2)下列抽样试验中,适合用抽签法的有( ) A.从某厂生产的3000件产品中抽取600件进行质量检验 B.从某厂生产的两箱(每箱15件)产品中抽取6件进行质量检验 C.从甲、乙两厂生产的两箱(每箱15件)产品中抽取6件进行质量检验 D.从某厂生产的3000件产品中抽取10件进行质量检验 答案 (1)B (2)B 题型一简单随机抽样的判断 例1 下列5个抽样中,简单随机抽样的个数是( ) ①从无数个个体中抽取50个个体作为样本; ②仓库中有1万支火炬,从中一次性抽取100支火炬进行质量检查; ③某连队从200名党员官兵中,挑选出50名最优秀的官兵赶赴青海参加抗震救灾工作; ④一彩民选号,从装有36个大小、形状都相同的号签的盒子中无放回地抽出6个号签. A.0B.1 C.2D.3 [解析] 根据简单随机抽样的特点逐个判断.①不是简单随机抽样,因为简单随机抽样要求被抽取样本的总体中的个体数是有限的;②不是简单随机抽样,虽然“一次性抽取”和“逐个抽取”不影响个体被抽到的可能性,但简单随机抽样要求的是“逐个抽取”;③不是简单随机抽样,因为50名官兵是从中挑出来的,是最优秀的,每个个体被抽到的可能性不同,不符合简单随机抽样中“等可能抽样”的要求;④是简单随机抽样,因为总体中的个体数是有限的,并且是从总体中逐个进行抽取的,是不放回、等可能的抽样.综上,只有④是简单随机抽样. [答案] B 简单随机抽样必须具备的特点 (1)被抽取样本的总体中的个体数是有限的. (2)抽取的样本是从总体中逐个抽取的. (3)简单随机抽样是一种等可能的抽样. 如果三个特征有一个不满足,就不是简单随机抽样. 判断下面的抽样方法是否为简单随机抽样,并说明理由. (1)某班45名同学,指定个子最矮的5名同学参加学校组织的某项活动; (2)从20个零件中一次性抽出3个进行质量检查. 解 (1)不是简单随机抽样. 因为指定个子最矮的5名同学,是在45名同学中特指的,不存在随机性,不是等可能抽样. (2)不是简单随机抽样. 因为一次性抽取3个不是逐个抽取,不符合简单随机抽样的特征. 题型二用抽签法抽取样本 例2 (1)上海某中学从40名学生中选1人作为上海男篮啦啦队的成员,采用下面两种选法,则抽签法的序号是________. ①将这40名学生从1~40进行编号,相应地制作1~40的40个号签,把这40个号签放在一个暗箱中搅匀,然后随机地从中抽取1个号签,与这个号签编号一致的学生幸运入选; ②将39个白球与1个红球(球除颜色外,其他完全相同)混合放在一个暗箱中搅匀,让40名学生逐一从中摸取一球,摸到红球的学生成为啦啦队成员. (2)在社区公益活动中,某单位共有50名志愿者参与了报名,现要从中随机抽出6人参加一项活动,请用抽签法进行抽样,并写出过程. [解析] (1)①满足抽签法的特征,是抽签法;②不是抽签法,因为抽签法要求所有的号签编号互不相同,而②中39个白球无法相互区分. (2)第一步,将50名志愿者编号,号码依次为1,2,3,…,50; 第二步,将号码分别写在大小、形状、质地都相同的纸条上,揉成团,制成号签; 第三步,将所有号签放入一个不透明的箱子中,搅拌均匀; 第四步,一次取出1个号签,连取6次(不放回抽取),并记录其编号; 第五步,将对应编号的志愿者选出即可. [答案] (1)① (2)见解析 抽签法的五个步骤 从20架钢琴中抽取5架进行质量检查,请用抽签法确定这5架钢琴. 解 第一步,将20架钢琴编号,号码是01,02,…,20. 第二步,将号码分别写在相同的纸条上,揉成团,制成号签. 第三步,将得到的号签放入一个不透明的袋子中,并充分搅匀. 第四步,从袋子中逐个不放回地抽取5个号签,并记录上面的编号. 第五步,所得号码对应的5架钢琴就是要进行质量检查的对象. 题型三用随机数法抽取样本 例3 (1)要考察某种品牌的850颗种子的发芽率,从中抽取50颗种子进行实验,利用随机数表法抽取种子,先将850颗种子按001,002,…,850进行编号,如果从随机数表第3行第6列的数开始向右读,请依次写出最先检验的4颗种子的编号: ________.(下面抽取了随机数表第1行至第8行) (2)现有一批零件,其编号为600,601,602,…,999.利用原有的编号从中抽取一个容量为10的样本进行质量检查,若用信息技术生成随机数法,怎样设计方案? [解析] (1)从随机数表第3行第6列的数2开始向右读,第一个小于850的数字是227,第二个数字是665,第三个数字是650,第四个数字是267,符合题意. (2)用计算器生成随机数,第一步,进入计算器的计算模式,调出生成随机数的函数并设置参数; 第二步,按“=”键生成一个符合条件的随机数,继续重复按“=”键,生成多个随机数,如果生成的随机数重复,则跳过去不读,直到产生10个没有重复的随机数为止; 第三步,以上10个号码对应的10个零件就是要抽取的对象.(答案不唯一) [答案] (1)227,665,650,267 (2)见解析 利用随机数表法抽样时应注意的问题 (1)编号要求位数相同,若不相同需先调整到一致后再进行抽样,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,那么所有个体的号码都用两位数字表示即可,从00~99号.如果选择从001开始编号那么所有个体的号码都必须用三位数字表示,即从001~100.很明显每次读两个数字要比读三个数字节省时间. (2)第一个数字的抽取是随机的. (3)当随机数选定,开始读数时,读数的方向可左、可右、可上、可下,但应是事先定好的. (4)读数不在总体编号内的和已取出的不算,依次下去,直至得到容量为n的样本. (1)总体由编号为01,02,…,19,20的20个个体组成.利用下面的随机数表选取5个个体,选取方法: 从随机数表第1行的第5列和第6列数字开始由左到右一次选取两个数字,则选出来的第5个个体的编号为( ) A.08B.07 C.02D.01 (2)某合资企业有3000名职工,要从中随机抽出200人去参观学习.请用信息技术生成随机数法进行抽取,并写出过程. 答案 (1)D (2)见解析 解析 (1)从随机数表第1行的第5列和第6列数字开始由左到右一次选取两个数字开始向右读,第一个数为65,不符合条件,第二个数为72,不符合条件,第三个数为08,符合条件,以下符合条件的数依次为02,14,07,01,故第5个数为01.故选D. (2)第一步,将3000名职工依次编号为1,2,3,…,3000; 第二步,用电子表格软件生成随机数,在电子表格软件的任一单元格中,输入“=RANDBETWEEN(1,3000)”,则生成一个1~3000范围内的整数随机数; 第三步,利用电子表格软件的自动填充功能得到200个没有重复的随机数; 第四步,这200个号码对应的200名职工就是要抽取的职工. 题型四用样本均值估计总体均值 例4 某灯泡厂为测量一批灯泡的使用寿命,从中随机抽查了20只灯泡,它们的使用寿命变量值(单位: h)如下所示: 624 847 1205 698 1845 2457 618 1325 1908 2426 20182248246525769877371628199825432007 则由这些样本观测数据,估计这批灯泡的平均使用寿命是多少? [解] 抽出的20只灯泡的使用寿命组成一个样本,可以用样本的平均使用寿命来估计这批灯泡的平均使用寿命. 根据题中数据,可得样本的均值为1658h. 因此,可以估计这批灯泡的平均使用寿命大约是1658h. (1)计算数据的加权平均数,需理解组中值的意义和数据“权数”的意义. (2)用样本的平均数估计总体的平均数,体现了重要的统计思想. 为了解一批轮胎的性能,汽车制造厂从这批轮胎中随机抽取了8个进行测试,每个轮胎行驶的最远里程数(单位: 1000km)为: 96,112,97,108,100,103,86,98.则估计这批轮胎行驶的最远里程数的平均数为( ) A.100B.99 C.98D.97 答案 A 解析 用样本平均数估计总体平均数,得这批轮胎行驶的最远里程数的平均数约为 =100. 1.为了检查一批光盘的质量,从中抽取了500张进行检测,则这个问题中样本量是( ) A.500张光盘B.500 C.500张光盘的质量D.这批光盘 答案 B 解析 样本中包含的个体数称为样本量,故这个问题中样本量是500.故选B. 2.下列抽样方法是简单随机抽样的是( ) A.从100个学生家长中一次性随机抽取10人做家访 B.从38本教辅参考资料中选取内容讲解较好的3本作为教学参考 C.从自然数集中一次性抽取20个进行奇偶性分析 D.某参会人员从最后一排20个座位中随机选择一个坐下 答案 D 解析 A不是简单随机抽样,因为是“一次性”抽取;B不是简单随机抽样,因为每个个体被抽到的概率不相等;C不是简单随机抽样,因为是“一次性”抽取,且“总体容量无限”.D是简单随机抽样. 3.从52名学生中选取5名学生参加“希望杯”全国数学邀请赛,若采用简单随机抽样抽取,则每人入选的可能性( ) A.都相等,且为 B.都相等,且为 C.都相等,且为 D.都不相等 答案 C 解析 对于简单随机抽样,在抽样过程中每一个个体被抽取的机会都相等(随机抽样的等可能性).若样本容量为n,总体的个体数为N,则用简单随机抽样时,每一个个体被抽到的可能性都是 ,体现了这种抽样方法的客观性和公平性.因此每人入选的可能性都相等,且为 . 4.从某批零件中抽取50个,然后再从50个中抽出40个进行合格检查,发现合格品有36个,则该产品的合格率约为( ) A.36%B.72% C.90%D.25% 答案 C 解析 ×100%=90%. 5.为了调查某班学生每天完成家庭作业所需的时间,在该班随机抽查了8名学生,他们每天完成家庭作业所需时间(单位: 分钟)分别为60,55,75,55,55,43,65,40. (1)求这组样本观测数据的平均数; (2)估计该班学生每天完成家庭作业的平均时间,按照学校要求,学生每天完成家庭作业所需的平均时间不能超过60分钟,该班学生每天完成家庭作业的平均时间是否符合学校的要求? 解 (1)这组样本观测数据的平均数为 ×(60+55+75+55+55+43+65+40)=56. (2)由样本平均数,估计该班学生每天完成家庭作业的平均时间为56分钟. ∵56<60,∴该班学生每天完成家庭作业的平均时间符合学校的要求.
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