高中數(shù)學(xué) 2.1.3分層抽樣課件 新人教A版必修3.ppt

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成才之路 · 數(shù)學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教A版 · 必修3,統(tǒng)計(jì),第二章,2.1 隨機(jī)抽樣,第二章,2.1.3 分層抽樣,1．簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣和系統(tǒng)抽樣兩種抽樣方法都適合總體中個(gè)體分布較為均勻的總體的抽樣問(wèn)題，簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣適合個(gè)體_______的總體的抽樣，而系統(tǒng)抽樣適合個(gè)體______的總體的抽樣． 但是，當(dāng)總體中的個(gè)體之間差異較大，分成具有明顯差異的幾部分時(shí)，如果利用上述兩種抽樣的方法都不能保證抽出的樣本具有很好的代表性，這就迫切需要一種更為合理的抽樣方法，就是本節(jié)要學(xué)習(xí)的______抽樣．在學(xué)習(xí)過(guò)程中，一是要把握分層抽樣方法的特點(diǎn)；二是要與前面的兩種抽樣方法對(duì)比學(xué)習(xí)，加深對(duì)三種抽樣方法的理解．,●知識(shí)銜接,較少,較多,分層,2．某廠共有64名員工，準(zhǔn)備選擇4人參加技術(shù)評(píng)估．現(xiàn)將這64名員工編號(hào)，準(zhǔn)備運(yùn)用系統(tǒng)抽樣的方法抽取，已知8號(hào)，24號(hào)，56號(hào)在樣本中，那么樣本中還有一個(gè)員工的編號(hào)是( ) A．35 B．40 C．45 D．50 [答案] B,3．將參加數(shù)學(xué)夏令營(yíng)的100名同學(xué)編號(hào)為001,002，…，100.現(xiàn)采用系統(tǒng)抽樣方法抽取一個(gè)容量為25的樣本，且第一段中隨機(jī)抽得的號(hào)碼為004，則在046至078號(hào)中，被抽中的人數(shù)為_(kāi)_______． [答案] 8 [解析] 抽樣距為4，第一個(gè)號(hào)碼為004，故001～100中是4的整數(shù)倍的數(shù)被抽出，在046至078號(hào)中有048,052,056,060,064,068,072,076，共8個(gè)．,1．分層抽樣 (1)定義：一般地，在抽樣時(shí)，將總體分成_________的層，然后按照一定的______，從各層______地抽取一定數(shù)量的個(gè)體，將各層取出的個(gè)體_________作為樣本，這種抽樣的方法是一種分層抽樣．,●自主預(yù)習(xí),互不交叉,比例,獨(dú)立,合在一起,(2)步驟： ①分層：按_________將總體分成若干部分(層)； ②按_________確定每層抽取個(gè)體的個(gè)數(shù)； ③各層分別按______________或___________的方法抽取樣本； ④綜合每層抽樣，組成樣本．,某種特征,抽樣比,簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣,系統(tǒng)抽樣,[破疑點(diǎn)] 分層抽樣又稱(chēng)類(lèi)型抽樣，應(yīng)用分層抽樣應(yīng)遵循以下要求： (1)分層：將相似的個(gè)體歸入一類(lèi)，即為一層，分層要求每層的各個(gè)個(gè)體互不交叉，遵循不重復(fù)、不遺漏的原則． (2)分層抽樣為保證每個(gè)個(gè)體都等可能入樣，需遵循在各層中進(jìn)行簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣，每層樣本數(shù)量與每層個(gè)體數(shù)量的比和樣本容量與總體容量的比相等． (3)當(dāng)總體由差異明顯的幾部分組成時(shí)，往往采用分層抽樣．,2．三種抽樣方法的區(qū)別與聯(lián)系 為了方便使用，這里以表格的形式給出三種抽樣方法的對(duì)比：,1．某校高三年級(jí)有男生500人，女生400人．為了解該年級(jí)學(xué)生的健康情況，從男生中任意抽取25人，從女生中任意抽取20人進(jìn)行調(diào)查，這種抽樣方法是( ) A．簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法 B．抽簽法 C．隨機(jī)數(shù)表法 D．分層抽樣法 [答案] D [解析] 樣本由差異明顯的幾部分組成，抽取的比例由每層個(gè)體占總體的比例確定，即為分層抽樣法．,●預(yù)習(xí)自測(cè),2．有一批產(chǎn)品，其中一等品10件，二等品25件，次品5件，用分層抽樣從這批產(chǎn)品中抽出8件進(jìn)行質(zhì)量分析，則抽樣比為_(kāi)_______． [答案] 251 [解析] 一、二、三等品的比例為10255＝251，故抽樣比為251.,3．(2014·天津)某大學(xué)為了解在校本科生對(duì)參加某項(xiàng)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的意向，擬采用分層抽樣的方法，從該校四個(gè)年級(jí)的本科生中抽取一個(gè)容量為300的樣本進(jìn)行調(diào)查．已知該校一年級(jí)、二年級(jí)、三年級(jí)、四年級(jí)的本科生人數(shù)之比為4556，則應(yīng)從一年級(jí)本科生中抽取________名學(xué)生． [答案] 60,4．在一批電視機(jī)中，有甲廠生產(chǎn)的56臺(tái)， 乙廠生產(chǎn)的42臺(tái)，用分層抽樣的方法從中抽取一個(gè)容量為14的樣本．,分層抽樣的概念,●互動(dòng)探究,(2)下列問(wèn)題中，最適合用分層抽樣抽取樣本的是( ) A．從10名同學(xué)中抽取3人參加座談會(huì) B．某社區(qū)有500個(gè)家庭，其中高收入的家庭125個(gè)，中等收入的家庭280個(gè)，低收入的家庭95個(gè)，為了了解生活購(gòu)買(mǎi)力的某項(xiàng)指標(biāo)，要從中抽取一個(gè)容量為100的樣本 C．從1000名工人中，抽取100名調(diào)查上班途中所用時(shí)間 D．從生產(chǎn)流水線(xiàn)上，抽取樣本檢查產(chǎn)品質(zhì)量 [探究] 1.分層抽樣是等可能抽樣嗎？ 2．分層抽樣的適用范圍是什么？,[答案] (1)C (2)B,[規(guī)律總結(jié)] 分層抽樣的前提和遵循的兩條原則 (1)前提：分層抽樣使用的前提是總體可以分層，層與層之間有明顯區(qū)別，而層內(nèi)個(gè)體間差異較小，每層中所抽取的個(gè)體數(shù)可按各層個(gè)體數(shù)在總體的個(gè)體數(shù)中所占比例抽?。?(2)遵循的兩條原則： ①將相似的個(gè)體歸入一類(lèi)，即為一層，分層要求每層的各個(gè)個(gè)體互不交叉，即遵循不重復(fù)、不遺漏的原則； ②分層抽樣為保證每個(gè)個(gè)體等可能入樣，需遵循在各層中進(jìn)行簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，每層樣本數(shù)量與每層個(gè)體數(shù)量的比等于抽樣比．,(1)(2014·湖南)對(duì)一個(gè)容量為N的總體抽取容量為n的樣本，當(dāng)選取簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣和分層抽樣三種不同方法抽取樣本時(shí)，總體中每個(gè)個(gè)體被抽中的概率分別為p1，p2、p3，則( ) A．p1＝p2＜p3 B．p2＝p3＜p1 C．p1＝p3＜p2 D．p1＝p2＝p3,(2)(2013·湖南)某學(xué)校有男、女學(xué)生各500名．為了解男、女學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣與業(yè)余愛(ài)好方面是否存在顯著差異，擬從全體學(xué)生中抽取100名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，則宜采用的抽樣方法是( ) A．抽簽法 B．隨機(jī)數(shù)法 C．系統(tǒng)抽樣法 D．分層抽樣法 [答案] (1)D (2)D,[解析] (1)根據(jù)隨機(jī)抽樣的原理可得簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，分層抽樣，系統(tǒng)抽樣都必須滿(mǎn)足每個(gè)個(gè)體被抽到的概率相等，即p1＝p2＝p3，故選D. (2)由于被抽取的個(gè)體的屬性具有明顯差異，所以宜采用分層抽樣法．,(2010·四川)一個(gè)單位有職工800人，其中具有高級(jí)職稱(chēng)的160人，具有中級(jí)職稱(chēng)的320人，具有初級(jí)職稱(chēng)的200人，其余人員120人．為了解職工收入情況，決定采用分層抽樣的方法，從中抽取容量為40的樣本，則從上述各層中依次抽取的人數(shù)分別是( ) A．12,24,15,9 B．9,12,12,7 C．8,15,12,5 D．8,16,10,6,分層抽樣各層中樣本容量的計(jì)算,,(1)(2014·重慶)某中學(xué)有高中生3500人，初中生1500人，為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，用分層抽樣的方法從該校學(xué)生中抽取一個(gè)容量為n的樣本，已知從高中生中抽取70人，則n為( ) A．100 B．150 C．200 D．250 (2)(2014·江西)甲、乙兩套設(shè)備生產(chǎn)的同類(lèi)型產(chǎn)品共4800件，采用分層抽樣的方法從中抽取一個(gè)容量為80的樣本進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，若樣本中有50件產(chǎn)品由甲設(shè)備生產(chǎn)，則乙設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品總數(shù)為_(kāi)_______件．,[答案] (1)A (2)1800,一個(gè)單位有職工160人，其中有業(yè)務(wù)人員112人，管理人員16人，后勤服務(wù)人員32人，為了了解職工的某種情況，要從中抽取一個(gè)容量為20的樣本，寫(xiě)出用分層抽樣的方法抽取樣本的過(guò)程． [探究] 分層抽樣中各層抽取個(gè)體數(shù)依各層個(gè)體數(shù)之比來(lái)分配，確定各層抽取的個(gè)體數(shù)之后，可采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣在各層中抽取個(gè)體．,分層抽樣的操作步驟,,[解析] 三部分所含個(gè)體數(shù)之比為1121632＝712，設(shè)三部分各抽個(gè)體數(shù)為7x，x,2x，則由7x＋x＋2x＝20得x＝2.故業(yè)務(wù)人員、管理人員、后勤服務(wù)人員抽取個(gè)體數(shù)分別為14,2和4. 對(duì)112名業(yè)務(wù)人員按系統(tǒng)抽樣分成14個(gè)部分，其中每個(gè)部分包括8個(gè)個(gè)體，對(duì)每個(gè)部分利用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣抽取個(gè)體．若將160名人員依次編號(hào)為1,2,3，…，160.那么在1～112名業(yè)務(wù)人員中第一部分的個(gè)體編號(hào)為1～8.從中隨機(jī)取一個(gè)號(hào)碼，如它是4號(hào)，那么可以從第4號(hào)起，每隔8個(gè)抽取1個(gè)號(hào)碼，這樣得到112名業(yè)務(wù)人員被抽出的14個(gè)號(hào)碼依次為4,12,20,28,36,44,52,60,68,76,84,92,100,108.,再用抽簽法可抽出管理人員和服務(wù)人員的號(hào)碼． 將以上各層抽出的個(gè)體合并起來(lái)，就得到容量為20的樣本．,[規(guī)律總結(jié)] 分層抽樣的注意事項(xiàng) 分層抽樣是當(dāng)總體由差異明顯的幾部分組成時(shí)采用的抽樣方法，進(jìn)行分層抽樣時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)分層抽樣中分多少層、如何分層要視具體情況而定，總的原則是，層內(nèi)樣本的差異要小，各層之間的樣本差異要大，且互不重疊． (2)為了保證每個(gè)個(gè)體等可能入樣，所有層應(yīng)采用同一抽樣比，等可能抽樣． (3)在每層抽樣時(shí)，應(yīng)采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣的方法進(jìn)行抽樣．,[特別提醒] 保證每個(gè)個(gè)體等可能入樣是簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣、分層抽樣共同的特征，為了保證這一點(diǎn)所有層按同一抽樣比，等可能抽樣．,某政府機(jī)關(guān)有在編人員100人，其中科級(jí)以上干部10人，科員70人，辦事員20人．上級(jí)機(jī)關(guān)為了了解他們對(duì)政府機(jī)構(gòu)改革的看法，要從中抽取一個(gè)容量為20的樣本，試確定用何種方法抽取，并寫(xiě)出具體的抽樣過(guò)程．,(2013·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ)為了解某地區(qū)的中小學(xué)生的視力情況，擬從該地區(qū)的中小學(xué)生中抽取部分學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，事先已了解到該地區(qū)小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)段學(xué)生的視力情況有較大差異，而男女生視力情況差異不大．在下面的抽樣方法中，最合理的抽樣方法是( ) A．簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣 B．按性別分層抽樣 C．按學(xué)段分層抽樣 D．系統(tǒng)抽樣,三種抽樣方法的比較,●探索延拓,,[探究] 根據(jù)小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)段學(xué)生的視力差異性比較大和男女生視力差異性不大可確定抽樣方法． [解析] 由于該地區(qū)的中小學(xué)生人數(shù)比較多，不能采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，所以排除選項(xiàng)A；由于該地區(qū)小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)段學(xué)生的視力情況有較大差異，可采取按照學(xué)段進(jìn)行分層抽樣，而男女生視力情況差異不大，不能按照性別進(jìn)行分層抽樣，所以排除B和D. [答案] C,[規(guī)律總結(jié)] 抽樣方法的選取方法 (1)若總體由差異明顯的幾個(gè)層次組成，則選用分層抽樣． (2)若總體沒(méi)有差異明顯的層次，則考慮采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣． 當(dāng)總體容量較小時(shí)宜用抽簽法；當(dāng)總體容量較大，樣本容量較小時(shí)宜用隨機(jī)數(shù)表法；當(dāng)總體容量較大，樣本容量也較大時(shí)宜用系統(tǒng)抽樣．,某社區(qū)有700戶(hù)家庭，其中高收入家庭225戶(hù)，中等收入家庭400戶(hù)，低收入家庭75戶(hù)．為了調(diào)查社會(huì)購(gòu)買(mǎi)力的某項(xiàng)指標(biāo)，要從中抽取一個(gè)容量為100戶(hù)的樣本，記作①；某中學(xué)高二年級(jí)有12名籃球運(yùn)動(dòng)員，要從中選出3人調(diào)查投籃命中率情況，記作②；從某廠生產(chǎn)的802輛轎車(chē)中抽取40輛測(cè)試某項(xiàng)性能，記作③.為完成上述三項(xiàng)抽樣，則應(yīng)采取的抽樣方法是( ) A．①簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，②系統(tǒng)抽樣，③分層抽樣 B．①分層抽樣，②簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，③系統(tǒng)抽樣 C．①簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，②分層抽樣，③系統(tǒng)抽樣 D．①分層抽樣，②系統(tǒng)抽樣，③簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣,[答案] B [解析] 對(duì)于①，總體由高收入家庭、中等收入家庭和低收入家庭差異明顯的三部分組成，而所調(diào)查的指標(biāo)與收入情況密切相關(guān)，所以應(yīng)采用分層抽樣； 對(duì)于②，總體中的個(gè)體數(shù)較少，而且所調(diào)查內(nèi)容對(duì)12名調(diào)查對(duì)象是平等的，應(yīng)采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣； 對(duì)于③，總體中的個(gè)體數(shù)較多，且個(gè)體之間差異不明顯，樣本中個(gè)體數(shù)也較多，應(yīng)采用系統(tǒng)抽樣．,[規(guī)律總結(jié)] 抽樣方法的選擇要結(jié)合三種抽樣方法的特點(diǎn)去比較，明確它們各自的特點(diǎn)以及在抽樣過(guò)程中的可操作性，由明顯差異的幾部分組成時(shí)，要選用分層抽樣．,某單位有老、中、青年人各32人，50人，20人，現(xiàn)用分層抽樣從三個(gè)群體中共抽取20人進(jìn)行某項(xiàng)調(diào)查，問(wèn)：老、中、青每組應(yīng)各抽取多少人？每人被抽中的機(jī)會(huì)是否相等？ [錯(cuò)解] 按分層抽樣的要求，可先從老年人中用隨機(jī)抽樣法剔除2人，使三個(gè)群體的人數(shù)比為352，則共抽20人進(jìn)行調(diào)查，三組中各抽取人數(shù)為6人，10人，4人；但由于老年組中先剔除2人，沒(méi)有參與后面的抽取，因此每人抽中機(jī)會(huì)不相等．,●誤區(qū)警示,[錯(cuò)因分析] 由于剔除的2位老人是隨機(jī)剔除的，因而老年人中每人被抽中的機(jī)會(huì)仍相等． [正解] 先從老年人中隨機(jī)剔除2人，余下的三個(gè)群體人數(shù)比為352，從三組中各抽取人數(shù)分別為6人，10人，4人．每人被抽中的機(jī)會(huì)相等．,某電視臺(tái)在因特網(wǎng)上就觀眾對(duì)某一節(jié)目的喜愛(ài)程度進(jìn)行調(diào)查，參加調(diào)查的總?cè)藬?shù)為12000人，其中持各種態(tài)度的人數(shù)如下表所示： 電視臺(tái)為了進(jìn)一步了解觀眾的具體想法和意見(jiàn)，打算從中再抽取60人進(jìn)行更為詳細(xì)的調(diào)查，各種態(tài)度應(yīng)抽取的人數(shù)分別為_(kāi)_______． [答案] 12、23、20、5,[分析] 總體中人數(shù)較多且觀眾持不同的態(tài)度→應(yīng)采用分層抽樣的方法,1．某市為了了解職工家庭生活狀況，先把職工按所從事的行業(yè)分為8類(lèi)(每類(lèi)家庭數(shù)不完全相同)，再對(duì)每個(gè)行業(yè)抽取的職工家庭進(jìn)行調(diào)查，這種抽樣方法是( ) A．簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣 B．系統(tǒng)抽樣 C．分層抽樣 D．不屬于以上幾類(lèi)抽樣 [答案] C [解析] 因?yàn)槁毠に鶑氖碌男袠I(yè)有明顯差異，所以適合用分層抽樣．,2．(2011·福建高考)某校選修乒乓球課程的學(xué)生中，高一年級(jí)有30名，高二年級(jí)有40名．現(xiàn)用分層抽樣的方法在這70名學(xué)生中抽取一個(gè)樣本，已知在高一年級(jí)的學(xué)生中抽取了6名，則在高二年級(jí)的學(xué)生中應(yīng)抽取的人數(shù)為( ) A．6 B．8 C．10 D．12 [答案] B,3．(2013·湖南)某工廠甲、乙、丙三個(gè)車(chē)間生產(chǎn)了同一種產(chǎn)品，數(shù)量分別為120件，80件，60件．為了解它們的產(chǎn)品質(zhì)量是否存在顯著差異，用分層抽樣方法抽取了一個(gè)容量為n的樣本進(jìn)行調(diào)查，其中從丙車(chē)間的產(chǎn)品中抽取了3件，則n＝( ) A．9 B．10 C．12 D．13 [答案] D [分析] 利用抽樣比等于某層抽取的個(gè)體數(shù)與該層的個(gè)體總數(shù)之比，列方程可求出n.,4．從某地區(qū)15 000位老人中按性別分層抽取一個(gè)容量為500的樣本，調(diào)查其生活能否自理的情況如下表所示. 則該地區(qū)生活不能自理的老人中男性比女性多的人數(shù)約為( ) A．60 B．100 C．1 500 D．2 000,,,[答案] A,5．一個(gè)單位有職工160人，其中業(yè)務(wù)人員120人，管理人員16人，后勤服務(wù)人員24人．為了了解職工的家庭收入情況，要從中抽取一個(gè)容量為20的樣本，請(qǐng)確定抽樣方法，并簡(jiǎn)述抽樣過(guò)程． [探究] 由于不同層次人員的收入有著較大的差異，因此宜采用分層抽樣抽取樣本．,(3)在各層中分別用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣或系統(tǒng)抽樣抽取樣本． (4)綜合每層抽樣，組成樣本．,