《统计、回归分析、独立性检验》知识点及典例(详解)—精品文档
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高中数学精品文档 1 统计、回归分析、独立性检验
一、考点系统归纳 1.简单随机抽样 简单随机抽样是不放回抽样,被抽取样本的个体数有限,从总体中逐个地进行抽取,使抽样便于在实践中操作,每次抽样时,每个个体等可能地被抽到,保证了抽样的公平性,实施方法主要有抽签法和随机数法。
2.系统抽样
(1)定义:当总体元素个数很大时,可将总体分成均衡的若干部分,然后按照预先制定的规则,从每一部分抽取一个个体得到所需要的样本,这种抽样方法叫做系统抽样,也称作等距抽样。 (2)系统抽样的步骤: ①编号:采用随机的方式将总体中的个体编号
②分段:先确定分段的间隔k,当nN(N为总体中的个体数,n为样本容量)是整数时,nNk;当n
N
不是整数时,通过从整体中随机剔除一些个体使剩下的总体中个体总数`N能被n整除,这时nNk` ③确定起始个体编号。在第1段用简单随机抽样确定起始的个体编号S ④按照事先确定的规则抽取样本.通常是将S加上间隔k,得到第2个个体编号S+k,再将(S+k)加上k,得到第3个个体编号S+2k,这样继续下去,获得容量为n的样本.其样本编号依次是:S,S+k,S+2k,…,S+(n-1)k.
3.分层抽样 (1)定义:当总体由有明显差别的几部分组成时,按某种特征在抽样时将总体中的各个个体分成互不交叉的层,然后按照各层在总体中所占的比例,从各层独立地抽取一定数量的个体合在一起作为样本。这种抽样的方法叫做分层抽样。 分层抽样使用的前提是总体可以分层,层与层之间有明显区别,而层内个体间差异较小,每层中所抽取的个体数可按各层个体数在总体中所占的比例抽取。分层抽样要求对总体的内容有一定的了解,明确分层的界限和数目,分层要恰当。 (2)分层抽样的步骤 ①分层;②按比例确定每层抽取个体的个数;③各层抽样(方法可以不同)④汇合成样本 (3)分层抽样的优点 分层抽样充分利用了已知信息,充分考虑了保持样本结构与总体结构的一致性。使样本具有较好的代表性,而且在各层抽样时,可以根据具体情况采取不同的抽样方法,因此分层抽样在实践中有着非常广泛的应用。 高中数学精品文档 2 4.绘制频率分布直方图
把横轴分成若干段,每一段对应一个组距,然后以线段为底作一矩形,它的高等于该组的频率组距,这样得出一系列的矩形,每个矩形的面积恰好是该组上的频率.这些矩形就构成了频率分布直方图.在频率分布直方图中,纵轴表示“频率/组距”,数据落在各小组内的频率用小矩形的面积表示,各小矩形的面积总和等于1.
5.茎叶图 统计中还有一种被用来表示数据的图叫做茎叶图。茎是指中间的一列数,叶是从茎的旁边生长出来的数。在样本数据较少、较为集中,且位数不多时,用茎叶图表示数据的效果较好,它较好的保留了原始数据信息,方便记录与表示,但当样本数据较多时,茎叶图就不太方便。
6.平均数、中位数和众数 (1)平均数:一组数据的总和除以数据的个数所得的商就是平均数 (2)中位数:如果将一组数据按从小到大的顺序依次排列,当数据有奇数个时,处在最中间的一个数是这组数据的中位数;当数据有偶数个时,处在最中间两个数的平均数,是这组数据的中位数。 (3)众数:出现次数最多的数(若有两个或几个数据出现得最多,且出现得次数一样,这些数据都是这组数据的众数;若一组数据中,每个数据出现得次数一样多,则认为这组数据没有众数) (4)在频率分布直方图中,最高小长方形的中点所对应的数据值即为这组数据的众数。而在频率分布直方图上的中位数左右两侧的直方图面积应该相等,因而可以估计其近似值。平均数的估计值等于频率分布直方图中每一个小矩形的面积乘以小矩形底边中点的横坐标之和。
7.方差、标准差 (1)设样本数据为x1,x2,…,xn样本平均数为x-,则s2=1n[(x1-x-)2+(x2-x-)2+…+(xn-x-)2] =222221)......(1xnxxxnn 叫做这组数据的方差,用来衡量这组数据的波动大小,一组数据方差越大,说明这组数据波动越大。把样本方差的算术平方根叫做这组数据的样本标准差。 (2)数据的离散程度可以通过极差、方差或标准差来描述,其中极差反映了一组数据变化的最大幅度。方差则反映一组数据围绕平均数波动的大小。
8.两个变量的线性相关 (1)散点图 将样本中n个数据点(yixi,)(i=1,2,3.....,n)描在平面直角坐标系中,表示具有相关关系的两个变量的一组数据的图形叫做散点图。利用散点图可以判断变量之间有无相关关系。 (2)正相关、负相关 如果散点图中各点散步的位置是从左下角到右上角的区域,即一个变量的值由小变大时,另一个变量的值高中数学精品文档 3 也由小变大,这种相关称为正相关。
反之,如果两个变量的散点图中点散步的位置是从左上角到右下角的区域,即一个变量的值由小变大,另一个变量的值有大变小,这种相关称为负相关。 (3)对具有相关关系的两个变量进行统计分析的方法叫回归分析.其基本步骤是:①画散点图,②求回归直线方程,③用回归直线方程作预报. ①回归直线:观察散点图的特征,如果散点图中点的分布从整体上看大致在一条直线附近,我们就称这两个变量之间具有线性相关关系,这条直线叫做回归直线. ②回归直线方程的求法——最小二乘法.
设具有线性相关关系的两个变量x、y的一组观察值为(iiyx,)(i=1,2,3.....,n)则回归直线方程
bxay的系数为:
xbyaxxyyxxxnxyxnyxbniiniiiniiniii1211221)())((
其中niixnx11, niiyny11 ,(yx,)称作样本点的中心。 ba,表示由观察值用最小二乘法求得的ba,的估计值,叫回归系数。
9.独立性检验 (1)若变量的不同“值”表示个体所属的不同类别,则这些变量称为分类变量。 (2)两个分类变量X与Y的频数表,称作22列表。
1y 2y
合计
1x 11n
12n
__1n
2x 21n
22n
__2n
合计 1n
2n
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4 二、典型例题精讲 1.(四川理1)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) 1l [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,数据落在[31.5,43.5)的概率约是
A.16 B.13 C.12 D.23 2.(陕西理9)设(1x,1y),(2x,2y),…,(nx,ny)是变量x和y的n个样本点, 直线l是由这些样本点通过最小二乘法得到的线性回归直线(如图),以 下结论中正确的是
A.x和y的相关系数为直线l的斜率 B.x和y的相关系数在0到1之间 C.当n为偶数时,分布在l两侧的样本点的个数一定相同
D.直线l过点(,)xy 3.(山东理7)某产品的广告费用x与销售额y的统计数据如下表 广告费用x(万元) 4 2 3 5 销售额y(万元) 49 26 39 54
根据上表可得回归方程ˆˆˆybxa中的ˆb为9.4,据此模型预报广告费用为6万元时销售额为 A.63.6万元 B.65.5万元 C.67.7万元 D.72.0万元 4.(江西理6)变量X与Y相对应的一组数据为(10,1),(11.3,2),(11.8,3),(12.5,4),(13,5);
变量U与V相对应的一组数据为(10,5),(11.3,4),(11.8,3),(12.5,2),(13,1),1r表示变量Y与X之间的线性相关系数,2r表示变量V与U之间的线性相关系数,则 A.210rr B.210rr C.210rr D.21rr 5.(湖南理4)通过随机询问110名性别不同的大学生是否爱好某项运动,得到如下的列联表: 男 女 总计 爱好 40 20 60 不爱好 20 30 50 高中数学精品文档 5 总计 60 50 110
由22nadbcKabcdacbd算得,22110403020207.860506050K. 2()PKk
0.050 0.010 0.001
k 3.841 6.635 10.828
参照附表,得到的正确结论是 A.再犯错误的概率不超过0.1%的前提下,认为“爱好该项运动与性别有关” B.再犯错误的概率不超过0.1%的前提下,认为“爱好该项运动与性别无关” C.有99%以上的把握认为“爱好该项运动与性别有关” D.有99%以上的把握认为“爱好该项运动与性别无关” 二、填空题 6.(天津理9)一支田径队有男运动员48人,女运动员36人,若用分层抽样的方法从该队的全体运动员中抽取一个容量为21的样本,则抽取男运动员的人数为___________ 7.(辽宁理14)调查了某地若干户家庭的年收入x(单位:万元)和年饮食支出y(单位:万元),调查显示年收入x与年饮食支出y具有线性相关关系,并由调查数据得到y对x的回归直线方程:321.0254.0ˆxy.由回归直线方程可知,家庭年收入每增加1万元,年饮食支出平均增加
____________万元.
8.(江苏6)某老师从星期一到星期五收到信件数分别是10,6,8,5,6,则该组数据的方差___2s 9.(广东理13)某数学老师身高176cm,他爷爷、父亲和儿子的身高分别是173cm、170cm和182cm .因儿子的身高与父亲的身高有关,该老师用线性回归分析的方法预测他孙子的身高为_____cm. 三、解答题: 10(2010辽宁理数)(18)(本小题满分12分) 为了比较注射A, B两种药物后产生的皮肤疱疹的面积,选200只家兔做试验,将这200只家兔随机地分成两组,每组100只,其中一组注射药物A,另一组注射药物B。 (Ⅰ)甲、乙是200只家兔中的2只,求甲、乙分在不同组的概率; (Ⅱ)下表1和表2分别是注射药物A和B后的试验结果.(疱疹面积单位:mm2) 表1:注射药物A后皮肤疱疹面积的频数分布表
疱疹面积 65,60 70,65 75,70
80,75
频数 30 40 20 10 表2:注射药物B后皮肤疱疹面积的频数分布表 疱疹面积 65,60 70,65 75,70 80,75
85,80
频数 10 25 20 30 15
(ⅰ)完成下面频率分布直方图,并比较注射两种药物后疱疹面积的中位数大小;