高中数学学习材料唐玲出品§5用样本估计总体[读教材·填要点]1．用样本估计总体的两种情况(1)用样本的分布估计总体的分布．(2)用样本的数字特征估计总体的数字特征．2．频率分布直方图在频率分布直方图中，纵轴表示f iΔx i，数据落在各小组内的频率用频率直方图的面积来表示，各小长方形的面积的总和等于1.3．频率折线图在频率分布直方图中，按照分组原则，再在左边和右边各加一个区间，从所加的左边区间的中点开始，用线段依次连接各个矩形的顶端中点，直至右边所加区间的中点，就可以得到一条折线，我们称之为频率折线图．随着样本量的增大，所划分的区间数也可以随之增多，而每个区间的长度则会相应随之减小，相应的频率折线图就会越来接近于一条光滑曲线．[小问题·大思维]1．将数据的样本进行分组的目的是什么？提示：从样本中的一个个数字中很难直接看出样本所包含的信息，通过分组，并计算其频率，目的是通过描述样本数据分布的特征，从而估计总体的分布情况．2．频率分布直方图中，每个小长方形的面积表示什么含义？提示：表示相应各组的频率．[研一题][例1]已知一个样本：30,29,26,24,25,27,26,22,24,25,26,28,25,21,23,25,27,29,25,28.(1)列出样本的频率分布表．(2)画出频率分布直方图和频率分布折线图．(3)根据频率分布直方图，估计总体出现在23～28内的频率是多少？[自主解答](1)计算极差：30－21＝9.决定组距和组数：取组距为2.∵92＝412，∴共分5组．决定分点，使分点比数据多一位小数．并把第1小组的分点减小0.5，即分成如下5组：20．5～22.5,22.5～24.5,24.5～26.5，26．5～28.5,28.5～30.5.列出频率分布表如下：分组个数累计频数频率f i Δx i20.5～22.520.10.0522.5～24.530.150.07524.5～26.5正80.40.226.5～28.540.20.128.5～30.530.150.075合计2020 1.00(2)作出频率分布直方图如下：取各小长方形上的中点并用线段连接就构成了频率分布折线图，如上图．(3)由频率分布表和频率分布直方图观察得：样本值出现在23～28之间的频率为0.15＋0.40＋0.2＝0.75，所以可以估计总体中出现在23～28之间的数的频率约为0.75.[悟一法]绘制频率分布直方图的具体步骤：(1)求极差：一组数据的最大值与最小值的差称为极差．(2)决定组距与组数：数据分组的组数与样本容量有关，一般样本容量越大，所分组数越多，当样本容量不超过120时，按照数据的多少，常分成5～12组．为方便起见，组距的选择应力求“取整”．(3)将数据分组：通常对组内数值所在区间取左闭右开区间，最后一组取闭区间．(4)列频率分布表：计算各小组的频率，作出频率分布表．说明：制作好频率分布表以后，可利用各组的频率之和为1来检验该表是否正确．(5)画出频率分布直方图：依据频率分布表画出频率分布直方图．[通一类]1．下表给出了某校从500名12岁男孩中随机抽选出的120人的身高情况(单位：cm)：身高范围[122,126)[126,130)[130,134)[134,138)[138,142) 人数58102233身高范围[142,146)[146,150)[150,154)[154,158)人数20116 5(1)列出样本频率分布表；(2)画出频率分布直方图；(3)估计身高低于134 cm的人数占总人数的百分比．解：(1)样本频率分布表如下所示：分组频数频率[122,126)50.04[126,130)80.07[130,134)100.08[134,138)220.18[138,142)330.28[142,146)200.17[146,150)110.09[150,154)60.05[154,158)50.04合计120 1.00(2)频率分布直方图如图所示．(3)由样本频率分布表可知，身高低于134 cm 的男孩出现的频率为0.04＋0.07＋0.08＝0.19，所以可以估计身高低于134 cm 的人数占总人数的19%.[研一题][例2] 某校开展了一次小制作评比活动，作品上交时间为5月1日至30日．评委会把同学们上交作品的件数按5天一组分组统计，绘制了如图所示的频率分布直方图．已知从左到右各长方形的高的比为2∶3∶4∶6∶4∶1，第三组的频数为12，请解答有关问题：(1)本次活动共有多少件作品参加评比？ (2)哪组上交的作品数最多？有多少件？(3)经过评比，第四组和第六组分别有10件、2件作品获奖，则这两组哪组获奖率较高？ [自主解答] (1)依题意知，第三组的频率为42＋3＋4＋6＋4＋1＝0.2，又因为第三组的频数为12， 故本次活动的参评作品有120.2＝60件． (2)根据频率分布直方图，可以看出第四组上交的作品数量最多，共有60×62＋3＋4＋6＋4＋1＝18件．(3)第四组的获奖率是1018＝59.因为第六组上交的作品数量为60×12＋3＋4＋6＋4＋1＝3，所以第六组的获奖率为23.而23>59，显然第六组的获奖率较高． [悟一法]频率分布直方图的性质：(1)因为小矩形的面积＝组距×频率/组距＝频率，所以各小矩形的面积表示相应各组的频率．这样，频率分布直方图就以面积的形式反映了数据落在各个小组内的频率大小．(2)在频率分布直方图中，各小矩形的面积之和等于1. (3)频数/相应的频率＝样本容量．[通一类]2．(2011·湖北高考)有一个容量为200的样本，其频率分布直方图如图所示．根据样本的频率分布直方图，估计样本数据落在区间[10,12)内的频数为( )A ．18B ．36C ．54D ．72解析：样本数据落在区间[10,12)内的频率为1－(0.02×2＋0.05×2＋0.15×2＋0.19×2)＝0.18，所以样本数据落在区间[10,12)内的频数为0.18×200＝36.答案：B3．为提高公众对健康的自我管理能力和科学认识，某调查机构共调查了200人在一天中的睡眠时间．现将数据整理分组，如下表所示．由于操作不慎，表中A ，B ，C ，D 四处数据污损，统计员只记得A 处的数据比C 处的数据大4，由此可知B 处的数据为________.分组(睡眠时间)频数 频率 [4,5) 8 0.04 [5,6) 52 0.26 [6,7) A B [7,8) C D [8,9) 20 0.10 [9,10]40.02合计200 1解析：设A处的数据为x，则C处的数据为x－4，则x＋x－4＋8＋52＋20＋4＝200，解得x＝60，则B处数据为60200＝0.30.答案：0.30[研一题][例3]为了保护学生的视力，教室内的日光灯在使用一段时间后必须更换，已知某校使用的100只日光灯在必须换掉前的使用天数如下表：天数151～180181～210211～240241～270271～300301～330331～360361～390灯管数111182025167 2(1)试估计这种日光灯的平均使用寿命；(2)若定期更换，可选择多长时间统一更换合适？[自主解答](1)各组中值分别是165.5,195.5，225.5，255.5,285.5,315.5,345.5,375.5，由此可算得平均数约为165.5×1%＋195.5×11%＋225.5×18%＋255.5×20%＋285.5×25%＋315.5×16%＋345.5×7%＋375.5×2%＝268.4≈268(天)．(2)将各组中值对(1)问中的平均数求方差：1100×[1×(165.5－268.4)2＋11×(195.5－268.4)2＋18×(225.5－268.4)2＋20×(255.5－268.4)2＋25×(285.5－268.4)2＋16×(315.5－268.4)2＋7×(345.5－268.4)2＋2×(375.5－268.4)2]＝2 128.59.故标准差为 2 128.59≈46(天)．答：估计这种日光灯的平均使用寿命约为268天，标准差约为46天，故可在222到314天左右统一更换较合适．[悟一法]1．样本的标准差和方差描述了总体数据围绕平均数波动的大小程度，样本的标准差、方差越大，总体数据估计越分散；样本的标准差、方差越小，总体数据估计越集中．特别是当样本的标准差和方差都为0时，则表明总体数据估计没有波动，估计数据全相等．2．样本的平均数和方差是两个重要的数字特征．在应用平均数和方差解决实际问题时，若平均数不同，则直接应用平均数比较优劣，若平均数相同，则要由方差研究其与平均数的偏离程度．[通一类]4．两台机床同时生产直径(单位：cm)为10的圆形截面零件，为了检验产品质量，质量检验员从两台机床的产品中各抽出4件进行测量，结果如下：机床甲 10 9.8 10 10.2 机床乙10.1109.910如果你是质量检验员，在收集到上述数据后，你将通过怎样的运算来判断哪台机床生产的零件质量更符合要求？解：(1)先计算平均直径：x 甲＝14×(10＋9.8＋10＋10.2)＝10，x 乙＝14×(10.1＋10＋9.9＋10)＝10.由于x 甲＝x 乙，因此仅由平均直径不能反映两台机床生产的零件的质量优劣． (2)再计算方差：s 2甲＝14×[(10－10)2＋(9.8－10)2＋(10－10)2＋(10.2－10)2]＝0.02， s 2乙＝14×[(10.1－10)2＋(10－10)2＋(9.9－10)2＋(10－10)2]＝0.005. s 2甲>s 2乙，这说明乙机床生产出的零件直径波动小，因此从产品质量稳定性的角度考虑，乙机床生产的零件质量更符合要求.中小学生的视力状况受到全社会的广泛关注，某市有关部门从全市6万名高一新生中随机抽取了400名学生，对他们的视力状况进行一次调查统计，将所得到的有关数据绘制成频率分布直方图，如图，从左至右五个小组的频率之比依次是5∶7∶12∶10∶6.则全市高一新生视力在[3.95,4.25]范围内的学生约有多少人？[错解] 因为第五小组的频率是0.5， 所以第一小组的频率为0.5×56＝512.所以全市6万名高一新生中视力在[3.95,4.25]范围内的学生约有60 000×512＝25 000人．[错因] 错误原因在于对频率分布直方图理解不正确，图中标注的0.5并不是第五组的频率，0.5×0.3＝0.15才是频率．[正解] 因为第五小组的频率是0.5×0.3＝0.15， 所以第一小组的频率是0.15×56＝0.125，∴全市6万名高一新生中视力在[3.95,4.25]范围内的学生约有60 000×0.125＝7 500人．1．当收集到的数据量很大时，比较合适的统计图是( ) A ．茎叶图 B ．频率分布直方图 C ．频率分布折线统计图D ．频率分布表解析：当收集到的数据量很大时，一般用频率分布直方图表示． 答案：B2．在抽查产品的尺寸过程中，将其尺寸分成若干组，[a ，b )是其中的一组，抽查出的个体在该组上的频率为m ，该组上的直方图的高为h ，则|a －b |＝( )A ．hm B.m h C.h mD ．h ＋m解析：频率组距＝h ，故|a －b |＝组距＝频率h ＝m h .答案：B3．为了解一片经济林的生长情况，随机测量了其中100株树木的底部周长(单位：cm)，根据所得数据画出样本的频率分布直方图(如图所示)，那么这100株树木中，底部周长小于110 cm 的树有( )A ．80株B ．70株C ．60株D ．50株解析：(0.01×10＋0.02×10＋0.04×10)×100＝70(株)． 答案：B4．将容量为n 的样本中的数据分成6组，绘制频率分布直方图．若第一组至第六组数据的频率之比为2∶3∶4∶6∶4∶1，且前三组数据的频数之和等于27，则n 等于________．解析：∵第一组至第六组数据的频率之比为2∶3∶4∶6∶4∶1， ∴前三组频数为2＋3＋420·n ＝27，故n ＝60.答案：605．某社会调查机构就某地居民的月收入调查了10 000人，并根据所得数据画了样本频率分布直方图(如图所示)．为了分析居民的收入与年龄、学历、职业等方面的关系，要从这10 000人中再用分层抽样方法抽出100人进行调查，则在[2 500,3 000)(单位：元)的月收入段应抽出________人．解析：100×(0.000 5×500)＝25(人)． 答案：256．如图所示，从参加环保知识竞赛的学生中抽出60名，将其成绩(均为整数)整理后画出的频率分布直方图如下．观察图形，回答下列问题：(1)79.5至89.5这一组的频数、频率分别是多少？ (2)估计这次环保知识竞赛的及格率(60分及以上为及格)． 解：(1)频率为0.025×10＝0.25，频数为60×0.25＝15.(2)由频率分布直方图得(0.015＋0.025＋0.03＋0.005)×10＝0.75，所以及格率为75%.一、选择题1．下列说法不．正确的是( ) A ．频率分布直方图中每个小矩形的高就是该组的频率 B ．频率分布直方图中各个小矩形的面积之和等于1 C ．频率分布直方图中各个小矩形的宽一样大D ．频率分布折线图是依次连接频率分布直方图的每个小矩形上端中点得到的解析：频率分布直方图的每个小矩形的高＝频率组距.答案：A2．样本容量为100的频率分布直方图如图所示．根据样本的频率分布直方图估计样本数据落在[6,10)内的频数为a ，样本数据落在[2,10)内的频率为b ，则a ，b 分别是( )A ．32,0.4B ．8,0.1C ．32,0.1D ．8,0.4解析：由于样本数据落在[6,10)内的频率为0.08×4＝0.32，则a ＝100×0.32＝32；由于样本数据落在[2,6)内的频率为0.02×4＝0.08，则样本数据落在[2,10)内的频率b ＝0.08＋0.32＝0.4.答案：A3．将一个容量为50的样本数据分组后，组距与频数如下：[12.5,15.5)，3；[15.5,18.5)，8；[18.5,21.5)，9；[21.5,24.5)，11；[24.5,27.5)，10；[27.5,30.5)，6；[30.5，33.5)，3.则估计小于30的数据大约占总体的( ) A ．94% B ．6% C ．92%D ．12%解析：由样本的频率分布估计总体的分布．小于30.5的样本频数为3＋8＋9＋11＋10＋6＝47，所以其频率为4750＝94%.小于27.5的样本频数为3＋8＋9＋11＋10＝41，所以其频率为4150＝82%.因此小于30的样本频率应在82%～94%之间，满足条件的只有92%.答案：C4．为了了解某校今年准备报考飞行员的学生的体重情况，将所得的数据整理后，画出了频率分布直方图(如图所示)．已知图中从左到右的前3个小组的频率之比为1∶2∶3，第2小组的频数为12，则抽取的学生人数为( )A ．46B ．48C ．50D ．60解析：前3个小组的频率和为1－0.037 5×5－0.012 5×5＝0.75.又因为前3个小组的频率之比为1∶2∶3，所以第2小组的频率为26×0.75＝0.25.又知第2小组的频数为12，则120.25＝48，即为所抽样本的人数．答案：B5．设矩形的长为a ，宽为b ，其比满足b ：a ＝5－12≈0.618，这种矩形给人以美感，称为黄金矩形．黄金矩形常应用于工艺品设计中．下面是某工艺品厂随机抽取两个批次的初加工矩形宽度与长度的比值样本：甲批次：0.598 0.625 0.628 0.595 0.639 乙批次：0.618 0.613 0.592 0.622 0.620根据上述两个样本来估计两个批次的总体平均数，与标准值0.618比较，正确结论是( )A ．甲批次的总体平均数与标准值更接近B ．乙批次的总体平均数与标准值更接近C ．两个批次总体平均数与标准值接近程度相同D ．两个批次总体平均数与标准值接近程度不能确定 解析：x 甲＝0.598＋0.625＋0.628＋0.595＋0.6395＝0.617，x 乙＝0.618＋0.613＋0.592＋0.622＋0.6205＝0.613，∴x 甲与0.618更接近． 答案：A 二、填空题6．(2012·广东高考)由正整数组成的一组数据x 1，x 2，x 3，x 4，其平均数和中位数都是2，且标准差等于1，则这组数据为________．(从小到大排列)解析：设x 1≤x 2≤x 3≤x 4，根据已知条件得到x 1＋x 2＋x 3＋x 4＝8，且x 2＋x 3＝4，所以x 1＋x 4＝4，又因为14[(x 1－2)2＋(x 2－2)2＋(x 3－2)2＋(x 4－2)2]＝1，所以(x 1－2)2＋(x 2－2)2＝2，又因为x 1，x 2，x 3，x 4是正整数，所以(x 1－2)2＝(x 2－2)2＝1，所以x 1＝1，x 2＝1，x 3＝3，x 4＝3.答案：1,1,3,37．《中华人民共和国道路交通安全法》规定；车辆驾驶员血液酒精浓度在20～80 mg/100 mL(不含80)之间，属于酒后驾车；血液酒精浓度在80 mg/100 mL(含80)以上时，属醉酒驾车．据《法制晚报》报道，2011年2月15日至2月28日，全国查处酒后驾车和醉酒驾车共28 800人，如图是对这28 800人酒后驾车血液中酒精含量进行检测所得结果的频率分布直方图，则属于醉酒驾车的人数约为________．解析：(0.01×10＋0.005×10)×28 800＝4 320.答案：4 3208．一组数据中的每一个数据都减去80，得一组新数据，若求得新数据的平均数是1.2，方差是4.4，则原来数据的平均数和方差分别是________，________.解析：由题意得原来数据的平均数是80＋1.2＝81.2，方差不变，仍是4.4.答案：81.2 4.4三、解答题9．有一个容量为50的样本，数据的分组及各组的频率如下：[25,30)，3；[30,35)，8；[35,40)，9；[40,45)，11；[45,50)，10；[50,55)，5；[55,60]，4.(1)列出样本的频率分布表；(2)画出频率分布直方图及频率分布折线图．解：(1)频率分布表如下：分组频数频率[25,30)30.06[30,35)80.16[35,40)90.18[40,45)110.22[45,50)100.20[50,55)50.10[55,60)40.08合计50 1.00(2)频率分布直方图、频率分布折线图如下图所示：10．某校为了了解甲、乙两班的数学学习情况，从两班各抽出10名学生进行数学水平测试，成绩如下(单位：分)：甲班：82848589798091897974 乙班：90768681848786828583(1)求两个样本的平均数；(2)求两个样本的方差和标准差；(3)试分析比较两个班的学习情况．解：(1)x甲＝110(82＋84＋85＋89＋79＋80＋91＋89＋79＋74)＝83.2，x乙＝110(90＋76＋86＋81＋84＋87＋86＋82＋85＋83)＝84.(2)s2甲＝110[(82－83.2)2＋(84－83.2)2＋(85－83.2)2＋(89－83.2)2＋(79－83.2)2＋(80－83.2)2＋(91－83.2)2＋(89－83.2)2＋(79－83.2)2＋(74－83.2)2]＝26.36，s2乙＝110[(90－84)2＋(76－84)2＋(86－84)2＋(81－84)2＋(84－84)2＋(87－84)2＋(86－84)2＋(82－84)2＋(85－84)2＋(83－84)2]＝13.2，∴s甲＝26.36≈5.13，s乙≈13.2≈3.63.(3)由于x甲<x乙，则甲班比乙班平均水平低．由于s甲>s乙，则甲班没有乙班稳定．∴乙班的总体学习情况比甲班好．。
5.用样本估计总体学习目标：1.理解频率分布直方图、频率折线图的概念;会用样本频率分布去估计总体分布.2.会用样本的基本数字特征估计总体的基本数字特征.认知探究：1．画频率分布直方图的方法步骤：2．如何画频率折线图？3.样本平均数和样本标准差：思考：它们能反映总体的信息吗？例题拓展：例1下表给出了某校500名12岁男孩中用随机抽样得出的120人的身高(单位ｃｍ)(1)列出样本频率分布表﹔(2)画出频率分布直方图和频率折线图;(3)估计身高小于134ｃｍ的人数占总人数的百分比．．例2一个社会调查机构就某地居民的月收入调查了10 000人，并根据所得数据画了样本的频率分布直方图（如下图）．为了分析居民的收入与年龄、学历、职业等方面的关系，要从这10 000人中再用分层抽样方法抽出100人作进一步调查，则在［2500，3000）（元）月收入段应抽出人．例3：要从甲乙两名跳远运动员中选拔一名去参加运动会，选拔的标准是：先看他们的平均成绩，如果两人的平均成绩相差无几，就要再看他们成绩的稳定程度。
为此对两人进行了15如何通过对上述数据的处理，来作出选人的决定呢？课堂练习：1.设n 个数值12,,n x x x ⋅⋅⋅的算术平均数是x ，标准差是s ，则12,,n ax b ax b ax b ++⋅⋅⋅+的算术平均数和标准差分别为（ ）A. 22,a x b a s +B. ,||a x b a s +C. ||,||a x b a s b ++D. ,a x b as +2.在频率分布直方图中共有11个小矩形,其中正中间小矩形的面积是其余小矩形面积之和的4倍，若样本容量为220，则该组的频数是 .3.有120个样本数据，这组数据的最大值是180，最小值是151，则极差为 ；若取组距为3，则组数为 .4．从A 、B 两种棉花中各抽10株，测得它们的株高如下：(CM)A 、 25 41 40 37 22 14 19 39 21 42B 、 27 16 44 27 44 16 40 16 40 40(1) 哪种棉花的苗长得高？(2) 哪种棉花的苗长得整齐？。
1.5 用样本估计总体 1.6 统计活动 结婚年龄的变化[航向标·学习目标]1．通过实例体会频率分布的意义和作用，在表示样本数据的过程中，学会列频率分布表，画频率分布直方图、频率折线图，体会它们各自的特点．2．会用样本的频率分布估计总体的分布，用样本的基本数字特征，估计总体的数字特征． 3．体会统计的作用和基本思想，形成对数据处理过程进行初步评价的意识，激发学生的兴趣．[读教材·自主学习]1．频率分布直方图：图中每个小矩形的宽度为□01Δx i (分组的宽度)，高为□02f i Δx i，小矩形的面积恰为相应的□03频率f i ，通常我们称这样的图形为频率分布直方图． 2．频率折线图：在频率分布直方图中，按照分组原则，再在左边和右边各加一个区间．从所加的左边区间的□04中点开始，用线段依次连接各个矩形的顶端□05中点，直至右边所加区间的中点，就可以得到一条折线，我们称之为频率折线图．3．样本平均数：假设通过随机抽样得到的样本为x 1，x 2，…，x n ，我们把□06x －＝x 1＋x 2＋…＋x nn称为样本平均数，用样本平均数来估计总体的平均数．4．样本标准差：假设通过随机抽样得到的样本为x 1，x 2，…，x n . 我们把□07s ＝s 2＝(x 1－x －)2＋(x 2－x －)2＋…＋(x n －x －)2n称为样本标准差．用样本标准差来估计总体的标准差．[看名师·疑难剖析]1．频率分布表和频率分布直方图的特征(1)频率分布表中的数字和频率分布直方图的形状都与分组数(组距)有关；频率分布直方图的外观还和坐标系单位长度有关．分组数的变化可引起频率分布表和频率分布直方图的结构变化；坐标系的单位长度的变化只能引起频率分布直方图的形状沿坐标轴方向的拉伸变化．(2)随机性：频率分布表和频率分布直方图由样本决定，因此会随着样本的改变而改变． (3)规律性：根据频率趋近于概率的原理若固定分组数，随着样本容量的增加，频率分布表中的各个频率会稳定于总体中任一个体分布在相应分组的概率，从而频率分布直方图中的各个矩形的高度也会稳定在特定的值(即相应的概率除以组间距)上．(4)在频率分布直方图中，每个小矩形的面积等于相应数据组的频率，小矩形的高等于数据组的频率除以组距．2．频率分布表、频率分布直方图的优点(1)频率分布直方图能够很容易地表示大量数据，非常直观地表明分布的形状，使我们能够看到在分布表中看不清楚的数据模式．但是从直方图本身得不出原始的数据内容．(2)频率折线图的优点是它反映了数据的变化趋势．如果样本容量不断增加，分组的组距不断缩小，那么折线图就趋向于总体分布趋势的图形．考点一频率分布表、频率分布直方图及折线图例1 美国历届总统中，就任时年纪最小的是罗斯福，他于1901年就任，当时年仅42岁；就任时年纪最大的是里根，他于1981年就任，当时69岁．下面按时间顺序(从1789年的华盛顿到2001年的小布什，共43任)给出了历届美国总统就任时的年龄：57,61,57,57,58,57,61,54,68,51,49,64,50,48,65,52,56,46,54,49,51,47,55,55,54,4 2,51,56,55,51,54,51,60,62,43,55,56,61,52,69,64,46,54(1)将数据进行适当的分组，并画出相应的频率分布直方图和频率分布折线图．(2)用自己的语言描述一下历届美国总统就任时年龄的分布情况．[分析] 由本题可获得以下主要信息：①本题给出了样本数据；②本题要列表画图．解答本题可先列出频率分布表，再按步骤作出频率分布直方图及折线图．[解] (1)以4为组距，列表如下：年龄分组频数频率频率组距[41.5,45.5)20.04650.0116 [45.5,49.5)60.13950.0349 [49.5,53.5)80.18600.0465 [53.5,57.5)160.37210.0930 [57.5,61.5)50.11630.0291 [61.5,65.5)40.09300.0233 [65.5,69.5]20.04650.0116(2)从频率分布表中可以看出，将近60%的美国总统就任时的年龄在50岁至60岁之间，45岁以下以及65岁以上就任的总统所占的比例相对较小．类题通法在列频率分布表时，先求极差(即最大值－最小值)再分组，注意分组不能太多也不能太少，要牢固掌握列频率分布表及画频率分布直方图、频率分布折线图的步骤与方法.[变式训练1]为了检测某种产品的质量，抽取了一个容量为100的样本，数据的分组数如下：[10.75,10.85)，3；[10.85,10.95)，9；[10.95，11.05)，13；[11.05,11.15)，16；[11.15,11.25)，26；[11.25,11.35)，20；[11.35,11.45)，7；[11.45,11.55)，4；[11.55,11.65]，2.(1)列出频率分布表；(2)画出频率分布直方图以及频率分布折线图；(3)根据上述图表，估计数据落在[10.95,11.35)范围内的可能性是多大？解(1)画出频率分布表．分组频数频率[10.75,10.85)30.03[10.85,10.95)90.09[10.95,11.05)130.13[11.05,11.15)160.16[11.15,11.25)260.26[11.25,11.35)200.20[11.35,11.45)70.07[11.45,11.55) 4 0.04 [11.55,11.65]2 0.02 合计1001.00(2)画频率分布直方图与频率分布折线图，如下图所示．(3)由上述图表可知数据落在[10.95,11.35)范围内的频率为0.13＋0.16＋0.26＋0.20＝0.75＝75%，即数据落在[10.95,11.35)范围内的可能性是75%. 考点二 样本平均数与标准差的计算例2 一个水库养了某种鱼10万条，从中捕捞了20条，称得它们的质量如下(单位：千克)：1．15,1.04,1.11,1.07,1.10,1.32,1.25,1.19,1.15,1.21,1.18,1.14,1.09,1.25,1.21,1.29,1.16,1.24,1.12,1.16.计算样本平均数，并根据结果估计水库里的所有鱼的总质量．[分析] 利用样本均值公式x －＝1n(x 1＋x 2＋…＋x n )，由鱼的平均质量与水库中鱼的总数量便可求得总质量．[解] x －＝120[1.15＋1.04＋1.11＋1.07＋1.10＋1.32＋1.25＋1.19＋1.15＋1.21＋1.18＋1.14＋1.09＋1.25＋1.21＋1.29＋1.16＋1.24＋1.12＋1.16]＝120×23.43＝1.1715(千克)．水库中鱼的总质量约为1.1715×100000＝117150(千克)．答：样本平均数为1.1715千克，估计水库里的所有鱼的总质量为117150千克． 类题通法样本均值又称样本平均数，也称为样本的算术平均数，公式为x －＝1n(x 1＋x 2＋…＋x n )，本例是计算样本平均数的简单应用，很明显是用部分反映整体的一个例子．[变式训练2] 一名射击运动员射击8次所中环数如下： 9.9,10.3,9.8,10.1,10.4,10,9.8,9.7.(1)8次射击平均环数x －是多少？标准差是多少？(2)环数落在x －－s 与x －＋s 之间的有几次？所占百分比是多少？ 分析 只有正确地利用平均数公式求出x －，才能正确地求出标准差． 解 (1)x －＝10＋18(－0.1＋0.3－0.2＋0.1＋0.4＋0－0.2－0.3)＝10(环)，s 2＝18[(9.9－10)2＋(10.3－10)2＋…＋(9.7－10)2]＝18[0.01＋0.09＋…＋0.09]＝18×0.44＝0.055(环2)，所以s ＝0.055≈0.235(环)．(2)x －－s ＝9.765，x －＋s ＝10.235.所以环数落在x －－s 与x －＋s 之间的有5次，所占百分比为62.5%. 考点三 用样本数字特征估计总体数字特征例3 为了保护学生的视力，教室内的日光灯在使用一段时间后必须更换．已知某校使用的100只日光灯在必须换掉前的使用天数如下．(1)试估计这种日光灯的平均使用寿命和标准差； (2)若定期更换，可选择多长时间统一更换合适？[分析] 总体的平均数与标准差往往很难求，甚至是不可求的，通常的做法就是用样本的平均数与标准差去估计总体的平均数与标准差．只要样本的代表性好，这种做法是合理的．[解] (1)各组中值分别为165,195,225,255,285,315,345,375，由此，算得平均数约为1100(165×1＋195×11＋225×18＋255×20＋285×25＋315×16＋345×7＋375×2)＝267.9≈268(天)．将各组中值对于此平均数求方差， 得1100×[1×(165－268)2＋11×(195－268)2＋18×(225－268)2＋20×(255－268)2＋25×(285－268)2＋16×(315－268)2＋7×(345－268)2＋2×(375－268)2]≈2128.6(天2)，故标准差约为2128.6≈46(天)．估计这种日光灯的平均使用寿命约为268天，标准差约为46天． (2)由(1)可知，可在222天到314天内的某一天统一更换较合适． 类题通法(1)在刻画样本数据的分散程度上，方差与标准差是一样的，但在解决实际问题时，一般多采用标准差.(2)平均数和标准差是工业生产中监测产品质量的重要指标，当样本的平均数或标准差超过了规定界限的时候，说明这批产品的质量可能距生产要求有较大的偏离.应该进行检查，找出原因，从而及时解决问题.[变式训练3] 某农户在承包的荒山上共种植了44棵樱桃树，2018年采摘时，先随意采摘5棵树上的樱桃，称得每棵树上的樱桃重量为(单位：千克)35,35,34,39,37.(1)根据以上数据估计该农户2018年樱桃的产量；(2)已知该农户的44棵樱桃树在2016年共收获樱桃1100千克，若近几年的产量的年增长率相同．依照(1)中所估计的2018年的产量，预计2019年该农户可收获樱桃多少千克．分析 (1)首先应计算样本平均数，然后用样本平均数去估计总体平均数，从而计算出总产量．(2)由2016年的产量，设每年的增长率为x ，则可列出2018的产量，从而求出增长率，最后由增长率可估计出2019年的产量．解 (1)从44棵樱桃树中抽取5棵，每棵的平均产量为： x －＝x 1＋x 2＋x 3＋x 4＋x 55＝35＋35＋34＋39＋375＝35＋15(0＋0－1＋4＋2)＝36(千克)．所以估计2018年的总产量为：36×44＝1584(千克).(2)设2016年到2018年中，樱桃产量的年增长率为x ，根据题意，得1100(1＋x )2＝1584，即(1＋x )2＝1.44，解这个方程得x 1＝0.2，x 2＝－2.2(舍去)．根据每年的增长率相同，则预计2019年的产量为：1584(1＋x )＝1584×1.2＝1900.8(千克)．答：(1)估计该农户2018年樱桃的产量是1584千克．(2)预计2019年该农户可收获樱桃1900.8千克．[例] (12分)在学校开展的综合实践活动中，某班进行了小制作评比，作品上交时间为5月1日至30日．评委会把同学们上交作品的件数按5天一组分组统计，绘制了频率分布直方图(如图所示)，已知从左到右各长方形的高的比为2∶3∶4∶6∶4∶1，第三组的频数为12，请解答下列问题：(1)本次活动共有多少件作品参加评比？ (2)哪组上交的作品数量最多？有多少件？(3)经过评比，第四组和第六组分别有10件、2件作品获奖，问这两组哪组获奖率高？ (一)精妙思路点拨(二)分层规范细解(1)依题意知第三组的频率为 42＋3＋4＋6＋4＋1①＝15.2分又∵第三组的频数为12，∴本次活动的参评作品数为12 1 5＝60②.4分(2)根据频率分布直方图，可以看出第四组上交的作品数量最多，共有60×62＋3＋4＋6＋4＋1①＝18(件).8分(3)第四组的获奖率是1018＝59.第六组上交的作品数量为60×12＋3＋4＋6＋4＋1①＝3(件)，11分∴第六组的获奖率为23＝69，显然第六组的获奖率高.12分(三)来自一线的报告通过阅卷后分析，对解答本题的失分警示和解题启示总结如下：(注：此处的①②见分层规范细解过程)(四)类题练笔掌握某乡镇供电所为了调查农村居民用电量情况，随机抽取了500户居民去年的月均用电量(单位：kW/h)，将所得数据整理后，画出频率分布直方图如下，其中直方图从左到右前3个小矩形的面积之比为1∶2∶3，试估计：(1)该乡镇月均用电量在39.5～43.5内的居民所占百分比约是多少？ (2)该乡镇居民月均用电量的中位数约是多少？(精确到0.01)解 (1)设直方图从左到右前3个小矩形的面积分别为P,2P,3P .由直方图可知，最后两个小矩形的面积之和为(0.0875＋0.0375)×2＝0.25.因为直方图中各小矩形的面积之和为1，所以P ＋2P ＋3P ＝1－0.25，即P ＝0.125， 所以3P ＋0.0875×2＝0.55.由此估计，该乡镇居民月均用电量在39.5～43.5内的居民所占百分比约是55%. (2)显然直方图的面积平分线位于正中间一个矩形内，且该矩形在面积平分线左侧部分的面积为0.5－P －2P ＝0.5－0.375＝0.125.设样本数据的中位数为39.5＋x ，正中间一个矩形的面积为3P ＝0.375， 所以x ∶2＝0.125∶0.375， 即x ＝23≈0.67.从而39.5＋x ≈40.17，由此估计，该乡镇居民月均用电量的中位数约是40.17(kW/h)． (五)解题设问(1)频率分布直方图中，小矩形的面积的含义是什么？________.(2)根据中位数的含义，过样本数据中位线对应的点，作横轴的垂线，此垂线应在什么位置？________.答案 (1)对应组的频率 (2)直方图面积的平分线处1．在频率分布直方图中，各个长方形的面积表示( ) A ．落在相应各组的数据的频数 B ．相应各组数据的频率 C ．该样本所分成的组数 D ．该样本的样本容量 答案 B解析 在频率分布直方图中，横轴是组距，纵轴是频率组距，故每个小长方形的面积是相应各组数据的频率．故选B.2．用样本中的频率分布来估计总体情况时，下列说法中正确的是( ) A ．样本容量的大小与估计准确与否无关 B ．估计准确与否只与总体容量的大小有关 C ．样本容量越大，估计结果越准确 D ．估计结果准确与否仅与样本分组数有关 答案 C解析 一般来说，样本容量越大，估计准确度越高，而与分组数无关． 3．有一个容量为66的样本，数据的分组及各组的频数如下：[11.5,15.5)，2；[15.5,19.5)，4；[19.5,23.5)，9；[23.5,27.5)，18；[27.5,31.5)，11；[31.5,35.5)，12；[35.5,39.5)，7；[39.5,43.5)，3.根据样本的频率分布估计，大于或等于31.5的数据约占( )A.211 B.13 C.12 D.23答案 B解析 由题意知，样本容量为66，而落在[31.5,43.5)内样本数为12＋7＋3＝22，故所求概率为2266＝13.4．容量为100的样本的频率分布直方图如下图，试根据图形中的数据填空．(1)样本数据落在范围[6,10)内的频率为________；(2)样本数据落在范围[10,14)内的频数为________．答案(1)0.32 (2)36解析频率＝频率组距×组距，频数＝频率×样本容量．故样本数据落在[6,10)内的频率为0.08×4＝0.32，数据落在[10,14)内的频数为0.09×4×100＝36.5．有一个容量为50的样本，数据的分组及各组的频数如下：[12.5,15.5)，3；[15.5,18.5)，8；[18.5,21.5)，9；[21.5，24.5)，11；[24.5,27.5)，10；[27.5,30.5)，5；[30.5,33.5]，4.(1)列出样本频率分布表；(2)画出频率分布直方图；(3)根据频率分布直方图估计，数据落在[15.5,24.5)内的可能性约是多少？解(1)频率分布表如下表：分组频数频率[12.5,15.5)30.06[15.5,18.5)80.16[18.5,21.5)90.18[21.5,24.5)110.22[24.5,27.5)100.20[27.5,30.5)50.10[30.5,33.5]40.08合计50 1.00(2)频率分布直方图如下图所示．(3)数据落在[15.5,24.5)内的频率为8＋9＋1150＝2850＝0.56，所以数据落在[15.5,24.5)内的可能性约是56%.。
