2021高考數(shù)學一輪復(fù)習 第10章 算法初步、統(tǒng)計與統(tǒng)計案例 第3節(jié) 統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)的數(shù)字特征、用樣本估計總體教學案 文 北師大版

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2021高考數(shù)學一輪復(fù)習 第10章 算法初步、統(tǒng)計與統(tǒng)計案例 第3節(jié) 統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)的數(shù)字特征、用樣本估計總體教學案 文 北師大版_第1頁
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1、第三節(jié) 統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)的數(shù)字特征、用樣本估計總體 [最新考綱] 1.了解分布的意義與作用,能根據(jù)頻率分布表畫頻率分布直方圖、頻率折線圖、莖葉圖,體會它們各自的特點.2.理解樣本數(shù)據(jù)標準差的意義和作用,會計算數(shù)據(jù)標準差.3.能從樣本數(shù)據(jù)中提取基本的數(shù)字特征(如平均數(shù)、標準差),并做出合理的解釋.4.會用樣本的頻率分布估計總體分布,會用樣本的基本數(shù)字特征估計總體的基本數(shù)字特征.理解用樣本估計總體的思想,會用樣本估計總體的思想解決一些簡單的實際問題. (對應(yīng)學生用書第179頁) 1.統(tǒng)計圖表 統(tǒng)計圖表是表達和分析數(shù)據(jù)的重要工具,常用的統(tǒng)計圖表有條形統(tǒng)計圖、扇形統(tǒng)計圖、折線統(tǒng)計圖、象形

2、統(tǒng)計圖、莖葉圖等. 2.數(shù)據(jù)的數(shù)字特征 (1)眾數(shù)、中位數(shù)、平均數(shù) ①眾數(shù):在一組數(shù)據(jù)中,出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)據(jù)叫作這組數(shù)據(jù)的眾數(shù). ②中位數(shù):將一組數(shù)據(jù)按大小依次排列,把處在最中間位置的一個數(shù)據(jù)(或最中間兩個數(shù)據(jù)的平均數(shù))叫作這組數(shù)據(jù)的中位數(shù). ③平均數(shù):樣本數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn的平均數(shù)=(x1+x2+…+xn). (2)方差和標準差 ①方差:s2=. ②標準差:s==[(x1-)2+(x2-)2+…+(xn-)2]. 其中xn是樣本數(shù)據(jù)的第n項,n是樣本容量,是平均數(shù).標準差的單位與原始測量單位相同,在統(tǒng)計中,通常用標準差來刻畫數(shù)據(jù)的離散程度. 3.頻率分布直方圖與頻率

3、分布折線圖 (1)頻率分布直方圖:每個小矩形的寬度為Δxi(分組的寬度),高為,小矩形的面積恰為相應(yīng)的頻率fi,我們稱這樣的圖形為頻率分布直方圖. (2)頻率分布折線圖 在頻率分布直方圖中,按照分組原則,再在左邊和右邊各加上一個區(qū)間,從所加的左邊區(qū)間的中點開始,用線段依次連接頻率分布直方圖中各個矩形的頂端中點,直至右邊所加區(qū)間的中點就得到頻率分布折線圖. 4.用樣本估計總體 通常我們對總體作出的估計一般分成兩種,一種是用樣本的頻率分布估計總體的頻率分布,另一種是用樣本的數(shù)字特征估計總體的數(shù)字特征. 1.頻率分布直方圖的三個結(jié)論 (1)頻率分布直方圖中相鄰兩橫坐標之差Δxi稱為

4、組距,縱坐標=,頻率=組距×. (2)在頻率分布直方圖中,各小長方形的面積總和等于1,因為在頻率分布直方圖中組距是一個固定值,所以各小長方形高的比也就是頻率比. (3)小長方形的高=,所有小長方形高的和為. 2.平均數(shù)、方差的公式推廣 (1)若數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn的平均數(shù)為,那么mx1+a,mx2+a,mx3+a,…,mxn+a的平均數(shù)是m+a. (2)數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn的方差為s2. ①數(shù)據(jù)x1+a,x2+a,…,xn+a的方差也為s2; ②數(shù)據(jù)ax1,ax2,…,axn的方差為a2s2. 一、思考辨析(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)在頻率分布直方圖

5、中,小矩形的高表示頻率. (  ) (2)頻率分布直方圖中,小矩形的面積越大,表示樣本數(shù)據(jù)落在該區(qū)間的頻率越高. (  ) (3)平均數(shù)、眾數(shù)與中位數(shù)從不同的角度描述了一組數(shù)據(jù)的集中趨勢. (  ) (4)一組數(shù)據(jù)的方差越大,說明這組數(shù)據(jù)的波動越大. (  ) [答案](1)× (2)√ (3)√ (4)√ 二、教材改編 1.一個容量為32的樣本,已知某組樣本的頻率為0.25,則該組樣本的頻數(shù)為(  ) A.4 B.8     C.12     D.16 B [設(shè)頻數(shù)為n,則=0.25,∴n=32×=8.] 2.若某校高一年級8個班參加合唱比賽的得分如莖葉圖所示,

6、則這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)和平均數(shù)分別是(  ) A.91.5和91.5 B.91.5和92 C.91和91.5 D.92和92 A [∵這組數(shù)據(jù)由小到大排列為87,89,90,91,92,93,94,96,∴中位數(shù)是=91.5,平均數(shù)==91.5.] 3.如圖是100位居民月均用水量的頻率分布直方圖,則月均用水量為[2,2.5)范圍內(nèi)的居民有________人. 25 [用水量為[2,2.5)的頻率為0.5×0.5=0.25,則用水量為[2,2.5)的居民有100×0.25=25(人).] 4.已知一組數(shù)據(jù)4.7,4.8,5.1,5.4,5.5,則該組數(shù)據(jù)的方差是________

7、. 0.1 [5個數(shù)的平均數(shù)==5.1,所以它們的方差s2=[(4.7-5.1)2+(4.8-5.1)2+(5.1-5.1)2+(5.4-5.1)2+(5.5-5.1)2]=0.1.] (對應(yīng)學生用書第180頁) ⊙考點1 扇形圖和折線圖 (1)通過扇形統(tǒng)計圖可以很清楚的表示出各部分數(shù)量同總數(shù)之間的關(guān)系. (2)折線圖可以顯示隨時間(根據(jù)常用比例放置)而變化的連續(xù)數(shù)據(jù),因此非常適用于顯示在相等時間間隔下數(shù)據(jù)的趨勢.  1.(2018·全國卷Ⅰ)某地區(qū)經(jīng)過一年的新農(nóng)村建設(shè),農(nóng)村的經(jīng)濟收入增加了一倍,實現(xiàn)翻番.為更好地了解該地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟收入變化情況,統(tǒng)計了該地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)前后農(nóng)村

8、的經(jīng)濟收入構(gòu)成比例,得到如下餅圖: 則下面結(jié)論中不正確的是(  ) A.新農(nóng)村建設(shè)后,種植收入減少 B.新農(nóng)村建設(shè)后,其他收入增加了一倍以上 C.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入增加了一倍 D.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和超過了經(jīng)濟收入的一半 A [設(shè)新農(nóng)村建設(shè)前經(jīng)濟收入的總量為x,則新農(nóng)村建設(shè)后經(jīng)濟收入的總量為2x. 建設(shè)前種植收入為0.6x,建設(shè)后種植收入為0.74x,故A不正確; 建設(shè)前其他收入為0.04x,建設(shè)后其他收入為0.1x,故B正確; 建設(shè)前養(yǎng)殖收入為0.3x,建設(shè)后養(yǎng)殖收入為0.6x,故C正確; 建設(shè)后養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和占建設(shè)后經(jīng)濟收入總

9、量的58%,故D正確.] 2.(2017·全國卷Ⅲ)某城市為了解游客人數(shù)的變化規(guī)律,提高旅游服務(wù)質(zhì)量,收集并整理了2014年1月至2016年12月期間月接待游客量(單位:萬人)的數(shù)據(jù),繪制了如圖所示的折線圖. 根據(jù)該折線圖,下列結(jié)論錯誤的是(  ) A.月接待游客量逐月增加 B.年接待游客量逐年增加 C.各年的月接待游客量高峰期大致在7,8月 D.各年1月至6月的月接待游客量相對于7月至12月,波動性更小,變化比較平穩(wěn) A [對于選項A,由圖易知月接待游客量每年7,8月份明顯高于12月份,故A錯; 對于選項B,觀察折線圖的變化趨勢可知年接待游客量逐年增加,故B正確; 對于

10、選項C,D,由圖可知顯然正確.故選A.]  解答第1題時,理解“經(jīng)濟收入增加了一倍”是解題的關(guān)鍵. ⊙考點2 莖葉圖  莖葉圖的應(yīng)用 (1)莖葉圖通常用來記錄兩位數(shù)的數(shù)據(jù),可以用來分析單組數(shù)據(jù),也可以用來比較兩組數(shù)據(jù).通過莖葉圖可以確定數(shù)據(jù)的中位數(shù),數(shù)據(jù)大致集中在哪個莖,數(shù)據(jù)是否關(guān)于該莖對稱,數(shù)據(jù)分布是否均勻等. (2)給定兩組數(shù)據(jù)的莖葉圖,比較數(shù)字特征時,“重心”下移者平均數(shù)較大,數(shù)據(jù)集中者方差較?。?  1.(2017·山東高考)如圖所示的莖葉圖記錄了甲、乙兩組各5名工人某日的產(chǎn)量數(shù)據(jù)(單位:件).若這兩組數(shù)據(jù)的中位數(shù)相等,且平均值也相等,則x和y的值分別為(  ) A.3

11、,5   B.5,5   C.3,7   D.5,7 A [由兩組數(shù)據(jù)的中位數(shù)相等可得65=60+y,解得y=5,又它們的平均值相等,所以×[56+62+65+74+(70+x)]=×(59+61+67+65+78),解得x=3,故選A.] 2.在如圖所示一組數(shù)據(jù)的莖葉圖中,有一個數(shù)字被污染后模糊不清,但曾計算得該組數(shù)據(jù)的極差與中位數(shù)之和為61,則被污染的數(shù)字為(  ) A.1 B.2 C.3 D.4 B [由題圖可知該組數(shù)據(jù)的極差為48-20=28,則該組數(shù)據(jù)的中位數(shù)為61-28=33,易得被污染的數(shù)字為2,故選B.] 3.甲、乙兩名籃球運動員5場比賽得分的原始記錄如

12、莖葉圖所示,若甲、乙兩人的平均得分分別為甲,乙,則下列結(jié)論正確的是(  ) A.甲<乙;乙比甲得分穩(wěn)定 B.甲>乙;甲比乙得分穩(wěn)定 C.甲>乙;乙比甲得分穩(wěn)定 D.甲<乙;甲比乙得分穩(wěn)定 A [因為甲==11,乙==16.8,所以甲<乙且乙比甲成績穩(wěn)定,故選A.]  第3題,從數(shù)據(jù)重心位置及數(shù)據(jù)離散程度,亦可知道答案. ⊙考點3 頻率分布直方圖 1.由頻率分布直方圖進行相關(guān)計算時,需掌握的兩個關(guān)系式 (1)×組距=頻率. (2)=頻率,此關(guān)系式的變形為=樣本容量,樣本容量×頻率=頻數(shù). 2.利用頻率分布直方圖估計樣本的數(shù)字特征的方法 (1)中位數(shù):在頻率分布直方

13、圖中,中位數(shù)左邊和右邊的直方圖的面積相等,由此可以估計中位數(shù)的值. (2)平均數(shù):平均數(shù)的估計值等于每個小矩形的面積乘以矩形底邊中點橫坐標之和. (3)眾數(shù):最高的矩形的中點的橫坐標. (1)在某次高中學科競賽中,4 000名考生的參賽成績統(tǒng)計如圖所示,60分以下視為不及格,若同一組中數(shù)據(jù)用該組區(qū)間中點作代表,則下列說法中有誤的是(  ) A.成績在[70,80]分的考生人數(shù)最多 B.不及格的考生人數(shù)為1 000人 C.考生競賽成績的平均分約70.5分 D.考生競賽成績的中位數(shù)為75分 (2)(2019·全國卷Ⅲ)為了解甲、乙兩種離子在小鼠體內(nèi)的殘留程度,進行如下試驗:將2

14、00只小鼠隨機分成A,B兩組,每組100只,其中A組小鼠給服甲離子溶液,B組小鼠給服乙離子溶液.每只小鼠給服的溶液體積相同、摩爾濃度相同.經(jīng)過一段時間后用某種科學方法測算出殘留在小鼠體內(nèi)離子的百分比.根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分別得到如下直方圖: 記C為事件:“乙離子殘留在體內(nèi)的百分比不低于5.5”,根據(jù)直方圖得到P(C)的估計值為0.70. ①求乙離子殘留百分比直方圖中a,b的值; ②分別估計甲、乙離子殘留百分比的平均值(同一組中的數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點值為代表). (1)D [由頻率分布直方圖可得,成績在[70,80]的頻率最高,因此考生人數(shù)最多,故A正確;由頻率分布直方圖可得,成績在[40,

15、60)的頻率為0.25,因此,不及格的人數(shù)為4 000×0.25=1 000,故B正確;由頻率分布直方圖可得:平均分等于45×0.1+55×0.15+65×0.2+75×0.3+85×0.15+95×0.1=70.5,故C正確;因為成績在[40,70)的頻率為0.45,由[70,80]的頻率為0.3,所以中位數(shù)為70+10×≈71.67,故D錯誤.故選D.] (2)[解]?、儆梢阎?.70=a+0.20+0.15,故a=0.35. b=1-0.05-0.15-0.70=0.10. ②甲離子殘留百分比的平均值的估計值為 2×0.15+3×0.20+4×0.30+5×0.20+6×0.1

16、0+7×0.05=4.05, 乙離子殘留百分比的平均值的估計值為 3×0.05+4×0.10+5×0.15+6×0.35+7×0.20+8×0.15=6.00.  頻率分布直方圖中各小長方形的面積之和為1,在求參數(shù)的值時,經(jīng)常用到這個結(jié)論. [教師備選例題]  某城市100戶居民的月平均用電量(單位:千瓦時),以[160,180),[180,200),[200,220),[220,240),[240,260),[260,280),[280,300]分組的頻率分布直方圖如圖. (1)求直方圖中x的值; (2)求月平均用電量的眾數(shù)和中位數(shù). [解](1)由(0.002+0.00

17、9 5+0.011+0.012 5+x+0.005+0.002 5)×20=1,解得x=0.007 5. 即直方圖中x的值為0.007 5. (2)月平均用電量的眾數(shù)是=230. ∵(0.002+0.009 5+0.011)×20=0.45<0.5,(0.002+0.009 5+0.011+0.012 5)×20=0.7>0.5, ∴月平均用電量的中位數(shù)在[220,240)內(nèi). 設(shè)中位數(shù)為a,則0.45+0.012 5×(a-220)=0.5,解得a=224,即中位數(shù)為224.  我國是世界上嚴重缺水的國家,某市為了制定合理的節(jié)水方案,對居民用水情況進行了調(diào)查.通過抽樣,獲得了某年

18、100位居民每人的月均用水量(單位:噸).將數(shù)據(jù)按照[0,0.5),[0.5,1),…,[4,4.5]分成9組,制成了如圖所示的頻率分布直方圖. (1)求直方圖中a的值; (2)設(shè)該市有30萬居民,估計全市居民中月均用水量不低于3噸的人數(shù),說明理由; (3)估計居民月均用水量的中位數(shù). [解](1)由頻率分布直方圖可知:月均用水量在[0,0.5)內(nèi)的頻率為0.08×0.5=0.04.同理,在[0.5,1),[1.5,2),[2,2.5),[3,3.5),[3.5,4),[4,4.5]等組的頻率分別為0.08,0.21,0.25,0.06,0.04,0.02. 由1-(0.04+0

19、.08+0.21+0.25+0.06+0.04+0.02)=0.5×a+0.5×a, 解得a=0.30. (2)由(1)知,該市100位居民中月均用水量不低于3噸的頻率為0.06+0.04+0.02=0.12. 由以上樣本的頻率分布,可以估計30萬居民中月均用水量不低于3噸的人數(shù)為300 000×0.12=36 000. (3)設(shè)中位數(shù)為x噸. 因為前5組的頻率之和為0.04+0.08+0.15+0.21+0.25=0.73>0.5,又前4組的頻率之和為0.04+0.08+0.15+0.21=0.48<0.5,所以2≤x<2.5. 由0.50×(x-2)=0.5-0.48,解得x=

20、2.04. 故可估計居民月均用水量的中位數(shù)為2.04噸. ⊙考點4 樣本的數(shù)字特征  利用樣本的數(shù)字特征解決優(yōu)化決策問題的依據(jù) (1)平均數(shù)反映了數(shù)據(jù)取值的平均水平;標準差、方差描述了一組數(shù)據(jù)圍繞平均數(shù)波動的大?。粯藴什?、方差越大,數(shù)據(jù)的離散程度越大,越不穩(wěn)定;標準差、方差越小,數(shù)據(jù)的離散程度越小,越穩(wěn)定. (2)用樣本估計總體就是利用樣本的數(shù)字特征來描述總體的數(shù)字特征.  樣本數(shù)字特征的計算 (1)(2019·江蘇高考)已知一組數(shù)據(jù)6,7,8,8,9,10,則該組數(shù)據(jù)的方差是________. (2)(2019·全國卷Ⅱ)我國高鐵發(fā)展迅速,技術(shù)先進.經(jīng)統(tǒng)計,在經(jīng)停某站的高鐵列

21、車中,有10個車次的正點率為0.97,有20個車次的正點率為0.98,有10個車次的正點率為0.99,則經(jīng)停該站高鐵列車所有車次的平均正點率的估計值為________. (1) (2)0.98 [(1)由題意,該組數(shù)據(jù)的平均數(shù)為=8, 所以該組數(shù)據(jù)的方差是[(6-8)2+(7-8)2+(8-8)2+(8-8)2+(9-8)2+(10-8)2]=. (2)==0.98. 則經(jīng)停該站高鐵列車所有車次的平均正點率的估計值為0.98.]  本例(2)中實際上就是用樣本的平均數(shù)估計總體平均數(shù).  樣本的數(shù)字特征與頻率分布直方圖或莖葉圖交匯  (2019·全國卷Ⅱ)某行業(yè)主管部門為了解本行業(yè)

22、中小企業(yè)的生產(chǎn)情況,隨機調(diào)查了100個企業(yè),得到這些企業(yè)第一季度相對于前一年第一季度產(chǎn)值增長率y的頻數(shù)分布表. y的分組 [-0.20,0) [0,0.20) [0.20,0.40) [0.40,0.60) [0.60,0.80) 企業(yè)數(shù) 2 24 53 14 7 (1)分別估計這類企業(yè)中產(chǎn)值增長率不低于40%的企業(yè)比例、產(chǎn)值負增長的企業(yè)比例; (2)求這類企業(yè)產(chǎn)值增長率的平均數(shù)與標準差的估計值(同一組中的數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點值為代表).(精確到0.01) 附:≈8.602. [解](1)根據(jù)產(chǎn)值增長率頻數(shù)分布表得,所調(diào)查的100個企業(yè)中產(chǎn)值增長率不低于40%的

23、企業(yè)頻率為=0.21. 產(chǎn)值負增長的企業(yè)頻率為=0.02. 用樣本頻率分布估計總體分布得這類企業(yè)中產(chǎn)值增長率不低于40%的企業(yè)比例為21%,產(chǎn)值負增長的企業(yè)比例為2%. (2)=×(-0.10×2+0.10×24+0.30×53+0.50×14+0.70×7)=0.30, s2=ni(yi-)2 =×[(-0.40)2×2+(-0.20)2×24+02×53+0.202×14+0.402×7]=0.029 6, s==0.02×≈0.17. 所以,這類企業(yè)產(chǎn)值增長率的平均數(shù)與標準差的估計值分別為0.30,0.17.  求標準差時,應(yīng)先求平均數(shù),再求方差,最后求標準差. [教師

24、備選例題] 1.甲、乙兩人在一次射擊比賽中各射靶5次,兩人成績的條形統(tǒng)計圖如圖所示,則 (  ) 甲            乙 A.甲的成績的平均數(shù)小于乙的成績的平均數(shù) B.甲的成績的中位數(shù)等于乙的成績的中位數(shù) C.甲的成績的方差小于乙的成績的方差 D.甲的成績的極差小于乙的成績的極差 C [甲的平均數(shù)是=6,中位數(shù)是6,極差是4,方差是=2;乙的平均數(shù)是=6,中位數(shù)是5,極差是4,方差是=,故選C.] 2.甲、乙兩名射擊運動員參加某大型運動會的預(yù)選賽,他們分別射擊了5次,成績?nèi)缦卤?單位:環(huán)): 甲 10 8 9 9 9 乙 10 10 7 9 9

25、 如果甲、乙兩人中只有1人入選,則入選的最佳人選應(yīng)是________. 甲 [甲=乙=9,s=×[(9-10)2+(9-8)2+(9-9)2+(9-9)2+(9-9)2]=, s=×[(9-10)2+(9-10)2+(9-7)2+(9-9)2+(9-9)2]=>s,故甲更穩(wěn)定.]  甲、乙兩人在相同條件下各射擊10次,每次中靶環(huán)數(shù)情況如圖所示: (1)請?zhí)顚懴卤?寫出計算過程): 平均數(shù) 方差 命中9環(huán)及9環(huán)以上的次數(shù) 甲 乙 (2)從下列三個不同的角度對這次測試結(jié)果進行分析: ①從平均數(shù)和方差相結(jié)合看(分析誰的成績更穩(wěn)定); ②從平均

26、數(shù)和命中9環(huán)及9環(huán)以上的次數(shù)相結(jié)合看(分析誰的成績好些); ③從折線圖上兩人射擊命中環(huán)數(shù)的走勢看(分析誰更有潛力). [解] 由題圖,知 甲射擊10次中靶環(huán)數(shù)分別為9,5,7,8,7,6,8,6,7,7. 將它們由小到大排列為5,6,6,7,7,7,7,8,8,9. 乙射擊10次中靶環(huán)數(shù)分別為2,4,6,8,7,7,8,9,9,10. 將它們由小到大排列為2,4,6,7,7,8,8,9,9,10. (1)甲=×(5+6×2+7×4+8×2+9)=7(環(huán)), 乙=×(2+4+6+7×2+8×2+9×2+10)=7(環(huán)), s=×[(5-7)2+(6-7)2×2+(7-7)2×4

27、+(8-7)2×2+(9-7)2]=×(4+2+0+2+4)=1.2, s=×[(2-7)2+(4-7)2+(6-7)2+(7-7)2×2+(8-7)2×2+(9-7)2×2+(10-7)2] =×(25+9+1+0+2+8+9)=5.4. 填表如下: 平均數(shù) 方差 命中9環(huán)及9環(huán)以上的次數(shù) 甲 7 1.2 1 乙 7 5.4 3 (2)①∵平均數(shù)相同,s<s, ∴甲成績比乙穩(wěn)定. ②∵平均數(shù)相同,命中9環(huán)及9環(huán)以上的次數(shù)甲比乙少, ∴乙成績比甲好些. ③∵甲成績在平均數(shù)上下波動,而乙處于上升勢頭,從第三次以后就沒有比甲少的情況發(fā)生,∴乙更有潛力. - 12 -

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