2007年高中总复习第一轮数学 第十二章 统计(文) 12.2 总体期望值和方差的估计

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12.2 总体期望值和方差的估计
巩固·夯实基础
一、自主梳理
1.平均数的计算方法
(1)如果有n 个数据x 1,x 2,…,x n ,那么x =n
1(x 1+x 2+…+x n )叫做这n 个数据的平均数,x 读作“x 拔”.
(2)当一组数据x 1,x 2,…,x n 的各个数值较大时,可将各数据同时减去一个适当的常数a ,得到x 1′=x 1-a,x 2′=x 2-a,…,x n ′=x n -a,那么,x ='x +a.
(3)加权平均数:如果在n 个数据中,x 1出现f 1次,x 2出现f 2次,…,x k 出现f k 次(f 1+f 2+…+f k =n),那么
x =n
f x f x f x k k ⋅⋅⋅++2211. 2.方差的计算方法 (1)对于一组数据x 1,x 2,…,x n ,s 2=
n 1[(x 1-x )2+(x 2-x )2+…+(x n -x )2]叫做这组数据的方差,而s 叫做标准差.
(2)公式s 2=n
1[(x 12+x 22+…+x n 2)-n x 2]. (3)当一组数据x 1,x 2,…,x n 中的各数较大时,可以将各数据减去一个适当的常数a,得到x 1′=x 1-a,x 2′=x 2-a,…,x n ′=x n -a.
则s 2=n
1[(x 1′2+x 2′2+…+x n ′2)-n 2'x ]. 3.总体平均值和方差的估计
人类的长期实践和理论研究都充分证明了用样本的平均数估计总体平均值,用样本方差估计总体方差是可行的,而且样本容量越大,估计就越准确.
二、点击双基
1.描述总体离散型程度或稳定性的特征数是总体方差,以下统计量估计总体稳定性的是…( )
A.样本均值x
B.样本方差
C.样本最大值
D.样本最小值 解析:统计学的基本思想是用样本来估计总体.因此选B.
答案:B
2.甲、乙两人在相同的条件下,射击10次,命中环数如下:
甲:8,6,9,5,10,7,4,8,9,5;
乙:7,6,5,8,6,9,6,8,7,7.
根据以上数据估计两人的技术稳定性,结论是( )
A.甲优于乙
B.乙优于甲
C.两人没区别
D.两人区别不大 解析:x 甲=10
1
(8+6+…+5)=7.1,x 乙=101(7+6+…+7)=6.9. s 甲2=101[(8-7.1)2+…+(5-7.1)2]=3.69,s 乙2=101
[(7-6.9)2+…+(7-6.9)2]=1.29.∴乙优于
甲.
答案:B
3.(2005江苏高考)在一次歌手大奖赛上,七位评委为某歌手打出的分数如下:
9.4 8.4 9.4 9.9 9.6 9.4 9.7
去掉一个最高分和一个最低分后,所剩数据的平均值和方差分别为( )
A.9.4,0.484
B.9.4,0.016
C.9.5,0.04
D.9.5,0.016 解析:去掉一个最高分9.9后再去掉一个最低分8.4,
剩余的分值为9.4、9.4、9.6、9.4、9.7.
求平均值5
7.94.96.94.94.9++++≈9.5, 代入方差运算公式可知方差为0.016.
答案:D
4.(2005绵阳第一次诊断性测试)设甲、乙两班某次数学考试的平均成绩分别为甲x =106.8, 乙x =107,又知s 甲2=6,s 乙2=14,则如下几种说法:①乙班的数学成绩大大优于甲班;②甲班数学成绩较乙班稳定;③乙班数学成绩比甲班波动大.其中正确的说法是____________________. 解析:依据平均值和方差的意义知②③正确.
答案:②③
诱思·实例点拨
【例1】x 是x 1,x 2,…,x 100的平均数,a 是x 1,x 2,…,x 40的平均数,b 是x 41,x 42,…,x 100的平均数,则下列各式正确的是( ) A.x =
1006040b a + B.x =4004060b a + C.x =a+b D.x =2
b a + 剖析:这100个数的平均数是a+b 还是21(a+b),这都很容易让人误解.我们可以从概率及加权平均数的角度来思考.
解:设P i 是x 1,x 2,…,x 100中x i 被抽到的概率,q i 是x 1,x 2,…,x 40中x i 被抽到的概率,r i 是
x 41,x 42,…,x 100中x i 被抽到的概率,则P i =
10040q i ,P i =100
60r i .故x 1,x 2,…,x 100的平均数 x =10040(x 1q 1+x 2q 2+…+x 40q 40)+10060(x 41r 41+x 42r 42+…+x 100r 100)=10040a+10060b. 答案:A
链接·拓展
除了上述方法外,我们还可以先分别求出x 1+x 2+…+x 40=40a,x 41+x 42+…+x 100=60b,再求x .
【例2】 甲、乙两名射击运动员参加某大型运动会的预选赛,他们分别射击了5次,成绩如下表(单位:环):
如果甲、乙两人只有1人入选,则入选的应是_______________________.
剖析:判断谁入选,首先应考虑选手的成绩是否稳定,因此分别求其方差.
解:甲的平均数为1x =5
1(10+8+9+9+9)=9,
乙的平均数为2x =
5
1(10+10+7+9+9)=9, 甲的方差为s 甲=(10-9)2×51+(8-9)2×51=5
2, 乙的方差为s 乙=(10-9)2×51×2+(7-9)2×51=56. s 乙>s 甲,说明乙的波动性大,故甲入选.
答案:甲
讲评:方差的大小可看出成绩的稳定性,平均数的大小可看出成绩的高低.
链接·聚焦
1.期望反映数据取值的平均水平,期望越大,平均水平越高.
2.方差反映数据的波动大小,方差越小,表示数据越稳定.
【例3】 某班40人随机分为两组,第一组18人,第二组22人,两组学生在某次数学检测中的成绩如下表:
求全班的平均成绩和标准差.
剖析:代入方差公式s 2=n 1[(x 12+x 22+…+x n 2)-n 2x ]即可求得. 解:设全班的平均成绩为x ,全班成绩的方差为s 2,
则s 12=
181[(x 12+x 22+…+x 182)-18×902]=36, s 22=22
1[(x 192+x 202+…+x 402)-22×802]=16. ∴x =401(90×18+80×22)=2
169=84.5. s 2=40
1[(x 12+x 22+…+x 182)+(x 192+x 202…+x 402)-40·2x ] =401[18×(36+8 100)+22×(16+6 400)-40×2
1692
] =
40
1(146 448+141 152-10×1692) =401×1 990=49.75. ∴s=2
199≈7.05. 讲评:平均成绩应为总成绩除以总人数,而总成绩可由每组成绩之和求得.
【例4】 要加工一圆形零件,按图纸要求,直径为10 mm,现在由甲、乙两车工加工此种零件,在他们的产品中各抽5件测得直径如下:
甲:10.05 10.02 9.97 9.96 10.00
乙:10.00 10.01 10.02 9.97 10.00
问甲、乙两人谁生产的零件较好?
剖析:通过计算两组数据的x 和2*s ,然后加入比较,再作出判断.
解:甲x =
51(10.05+10.02+9.97+9.96+10.00)=10, 2
*甲s =
4
1[(10.05-10)2+(10.02-10)2+(9.97-10)2+(9.96-10)2+(10-10)2]=0.001 35; 乙x =5
1(10.00+10.01+10.02+9.97+10.00)=10, 2*乙s =41[(10-10)2+(10.01-10)2+(10.02-10)2+(9.97-10)2+(10-10)2]=0.000 35. 由计算可知两者样本均值相同,前者样本方差较大,由此估计工人乙生产的零件质量较好.
讲评:一组数据的方差,刻画了这组数据波动的大小(即各数据偏离平均数的大小,也称离散性、差异性),方差越大,说明这组数据的波动越大,即这组数据越分散(或称离散程度大).。