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1、9.1.1 简单随机抽样一、情境引入年份高考人数重本人数重本率201956044880%201855242076%201661339965.09%201559835258.86%201460526042.98%这些数据和图表是如何得到的呢?这就需要用到第九章的内容统计。统计学是通过收集数据和分析数据认识未知现象的一门科学。面对一个统计问题,首先要根据实际需要选择适当的方法获取数据,经过整理后运用各种统计方法进行数据分析,并根据分析结果解决相应的实际问题。本节课我们先研究如何收集数据的一个方法简单随机抽样。二、探究新知问题1 :为科学制定我国国民经济和社会发展规划提供依据,需要对全国人口总数进行
2、调查,你知道是怎么调查的吗?2010年我国进行第六次人口普查,对全国人口普遍地、逐户逐人地进行一次性调查统计。调查内容包括每位居民的姓名、性别、年龄、民族、受教育程度等等。全面调查:像人口普查这样,对每一个调查对象都进行调查的方法,称为全面调查,又称普查。在一个调查中,我们把调查对象的全体称为总体,组成总体的每一个调查对象称为个体。问题2:为了及时掌握全国人口变动情况,我国每年还会进行一次人口变动情况的调查。你知道是怎么调查的吗?这种调查是抽取一部分居民进行调查,根据抽取的居民情况来推断总体的人口变动情况。 抽样调查:根据一定目的,从总体中抽取一部分个体进行调查,并以此为依据对总体的情况作出估
3、计和判断的调查方法,称为抽样调查。样本:从总体中抽取的那部分个体样本量:样本中包含的个体数样本数据:调查样本获得的变量值问题3:你能举例生活中的抽样调查吗?事实上,抽样调查在某些调查中具有不可替代的作用。例如检测一批待售袋装牛奶的细菌数是否超标、一批灯泡的寿命等等,这些检测具有毁损性。方法特点全面调查抽样调查优点调查结果全面、系统花费少、效率高缺点工作量大调查结果不如普查全面、系统适用范围1. 调查对象少2. 调查对象多,但要求调查结果必须全面、系统、准确1. 调查对象多,且不必要普查2. 调查方式具有破坏性时抽样调查1936年美国总统选举前,一份颇有名气的杂志的工作人员做了一次民意测验,调查
4、兰顿(当时任堪萨斯州州长)和罗斯福(当时的总统)谁将当选下一任总统。为了了解公众意向,调查者通过电话簿和车辆登记簿上的名单给一大批人发了调查本(注意1936年电话和汽车只有少数富人拥有)。通过分析收回的调查表,显示兰顿非常受欢迎,于是此杂志预测兰顿将在选举中获胜。而实际选举结果正好相反,最后罗斯福在选举中获胜,数据如下:候选人预测结果实际结果罗斯福43%62%兰顿57%38%问题:你认为出错的原因是什么?样本不具有代表性,不能很好地反映总体的情况。因此抽样调查的样本要具有代表性,要具有和总体基本相同的信息。探究:假设口袋中有红色和白色共1000个小球,除颜色外,小球的大小、质地完全相同,你能用
5、抽样调查的方法估计袋中红球的比例吗?怎么做?总体:所有小球个体:每个小球变量:小球的颜色大小、质地完全相同:每个小球被抽取的概率相同一般地,设一个总体含有N(N为正整数)个个体,从中逐个抽取n(1nN)个个体作为样本,如果抽取是放回的,且每次抽取时总体内的各个个体被抽到的概率都相等,这样的抽样方法叫做放回简单随机抽样;如果抽取是不放回的,且每次抽取时总体内未进入样本的各个个体被抽到的概率都相等,这样的抽样方法叫做不放回简单随机抽样。统称简单随机抽样,通过简单随机抽样获得的样本称为简单随机样本。思考:在抽取样本时,“逐个不放回地随机抽取n个个体”与“一次性批量随机抽取n个个体”等价吗?简单随机抽
6、样的特点:总体个数是有限的;逐个抽取n个或一次性抽取n个个体作为样本;抽取是不放回的;每个个体入样的可能性都为nN概念辨析问题:一家家具厂为某中学高一年级制作课桌椅,他们事先想了解全体高一年级学生的平均身高,以便设定可调节课桌椅的标准高度,已知高一年级有712名学生,若通过简单随机抽样方法调查高一年级学生的平均身高,应该怎么抽取样本?抽签法:第一步:将总体的所有N个个体从1到N编号,第二步:把所有编号写在外观、质地等无差别的小纸片(卡片或小球)上作为号签,并将小纸片放在一个不透明盒子里,充分搅拌第三步:不放回地逐个抽取号签,使号签上的编号对应学生进入样本,直到抽足样本为止变式:若该家具厂要给全
7、市高三学生共9912人制作课桌椅,需了解全体高三学生的平均身高,此时还能运用抽签法吗?随机数法:第一步:将总体的所有N个个体从1到N编号,第二步:用随机数工具产生1N范围内的整数随机数,把产生的随机数作为抽中的编号,使与编号对应的学生进入样本第三步:重复上述过程,直到抽足样本为止(注意:重复编号需剔除)(1) 用随机试验生成随机数准备10个大小、质地一样的小球,小球上分别写上数字0,1,2,9,把它们放进一个不透明的袋中,从袋中有放回摸取四次,每次摸取前充分搅拌,并把第一、二、三、四次摸到的数字作为千、百、十、个位数,这样就生成了一个四位随机数。(2) 用信息技术生产随机数用计算器生成随机数;
8、用电子表格软件生成随机数;用R软件生成随机数抽签法:简单易行,适合总体中个体数不多的情形,需注意:号签的大小、质地完全一致,搅拌均匀随机数法:方便快捷,适合总体中个体数多的情形。问题:用简单随机抽样方法抽取样本,样本量是否越大越好?样本量的选择根据实际问题的需要,不一定是越大越好。样本平均数:164.3一般地,总体中有N个个体,它们的变量值分别为Y1,Y2,YN,则称Y=Y1+Y2+YNN=1Ni=1NYi为总体均值(总体平均数)Y=1Ni=1kfiYi如果从总体中抽取一个容量为n的样本,它们的变量值分别为y1,y2,yn,则称y=y1+y2+ynn=1ni=1nyi为样本均值(样本平均数)。探究:小明想考察一下简单随机抽样的估计效果,他计算出树人中学高一年级学生的平均身高为165.0cm。然后他用简单随机抽样的方法,抽取了样本量为50和100的样本各10个,分别计算出样本平均数。学科网(北京)股份有限公司