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中学数学第二节随机抽样

第二节 随机抽样

【最新考纲】 1.理解随机抽样的必要性和重要性.2.会用简单随机抽样方法从总体中抽取样本.3.了解分层抽样和系统抽样方法.4.会用随机抽样的基本方法解决一些简单的实际问题.

1.简单随机抽样

(1)设一个总体含有N个个体,从中逐个不放回地抽取n个个体作为样本(n≤N),如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都相等,就把这种抽样方法叫做简单随机抽样.

(2)最常用的简单随机抽样的方法有两种:

抽签法和随机数表法.

2.系统抽样的步骤

假设要从容量为N的总体中抽取容量为n的样本.

(1)先将总体的N个个体编号.

(2)确定分段间隔k,对编号进行分段,当

是整数时,取k=

,当

不是整数时,随机从总体中剔除余数,再取k=

.

(3)在第1段用简单随机抽样确定第一个个体编号l(l≤k).

(4)按照一定的规则抽取样本,通常是将l加上间隔k得到第2个个体编号(l+k),再加k得到第3个个体编号(l+2k),依次进行下去,直到获取整个样本.

3.分层抽样

(1)定义:

在抽样时,将总体分成互不交叉的层,然后按照一定的比例,从各层独立地抽取一定数量的个数,将各层取出的个体合在一起作为样本,这种抽样方法是分层抽样.

(2)应用范围:

当总体是由差异明显的几个部分组成时,往往选用分层抽样.

1.(质疑夯基)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)

(1)简单随机抽样是从总体中逐个不放回的抽取抽样.(  )

(2)简单随机抽样每个个体被抽到的机会不一样,与先后有关.(  )

(3)系统抽样在起始部分抽样时采用简单随机抽样.(  )

(4)分层抽样中,每个个体被抽到的可能性与层数及分层有关.(  )

答案:

(1)√ 

(2)× (3)√ (4)×

2.(2015·广东卷)为了解1000名学生的学习情况,采用系统抽样的方法,从中抽取容量为40的样本,则分段的间隔为(  )

A.50    B.40    C.25    D.20

解析:

根据系统抽样的特点分段间隔为

=25.

答案:

C

3.(2017·西安调研)在“世界读书日”前夕,为了了解某地5000名居民某天的阅读时间,从中抽取了200名居民的阅读时间进行统计分析.在这个问题中,5000名居民的阅读时间的全体是(  )

A.总体B.个体

C.样本的容量D.从总体中抽取的一个样本

解析:

从5000名居民某天的阅读时间中抽取200名居民的阅读时间,样本容量是200,抽取的200名居民的阅读时间是一个样本,每名居民的阅读时间就是一个个体,5000名居民的阅读时间的全体是总体.

答案:

A

4.对一个容量为N的总体抽取容量为n的样本,当选取简单随机抽样、系统抽样和分层抽样三种不同方法抽取样本时,总体中每个个体被抽中的概率分别为p1,p2,p3,则(  )

A.p1=p2

C.p1=p3

解析:

由于三种抽样过程中,每个个体被抽到的概率都是相等的,因此p1=p2=p3.

答案:

D

5.(2015·福建卷)某校高一年级有900名学生,其中女生400名,按男女比例用分层抽样的方法,从该年级学生中抽取一个容量为45的样本,则应抽取的男生人数为________.

解析:

设男生抽取x人,则有

,解得x=25.

答案:

25

两条规律

1.三种抽样方法的共同点都是等概率抽样,即抽样过程中每个个体被抽到的概率相等,体现了这三种抽样方法的客观性和公平性.若样本容量为n,总体容量为N,每个个体被抽到的概率是

.

2.系统抽样抽取的个体编号从小到大成等差数列.

三个范围

1.简单随机抽样:

总体容量较少,尤其是样本容量较少.

2.系统抽样:

适用于元素个数很多且均衡的总体.

3.分层抽样:

适用于总体由差异明显的几部分组成的情形.

三点注意

1.简单随机抽样中易忽视样本是从总体中逐个抽取,是不放回抽样.

2.系统抽样中,易忽视抽取的样本数也就是分段的段数,当

不是整数时,注意剔除,剔除的个体是随机的.

3.分层抽样中,易忽视每层抽取的个体的比例是相同的.

A级 基础巩固

一、选择题

1.(2015·四川卷)某学校为了了解三年级、六年级、九年级这三个年级之间的学生视力是否存在显著差异,拟从这三个年级中按人数比例抽取部分学生进行调查,则最合理的抽样方法是(  )

A.抽签法        B.系统抽样法

C.分层抽样法D.随机数法

解析:

根据年级不同产生差异及按人数比例抽取易知应为分层抽样法.

答案:

C

2.某单位有840名职工,现采用系统抽样方法抽取42人做问卷调查,将840人按1,2,…,840随机编号,则抽取的42人中,编号落入区间[481,720]的人数为(  )

A.11    B.12    C.13    D.14

解析:

=20,即每20人抽取1人,所以抽取编号落入区间[481,720]的人数为

=12(人).

答案:

B

3.某工厂甲,乙,丙三个车间生产了同一种产品,数量分别为120件,80件,60件.为了解它们的产品质量是否存在显著差异,用分层抽样方法抽取了一个容量为n的样本进行调查,其中从丙车间的产品中抽取了3件,则n=(  )

A.9B.10C.12D.13

解析:

依题意得

,故n=13.

答案:

D

4.(2015·陕西卷)某中学初中部共有110名教师,高中部共有150名教师,其性别比例如图所示,则该校女教师的人数为(  )

A.93B.123C.137D.167

解析:

初中部的女教师人数为110×70%=77,高中部的教师人数为150×(1-60%)=60,

该校女教师的人数为77+60=137.

答案:

C

5.(2017·青岛二模)某防疫站对学生进行身体健康调查,欲采用分层抽样的办法抽取样本.某中学共有学生2000名,抽取了一个容量为200的样本,已知样本中女生比男生少6人,则该校共有女生(  )

A.1030人B.97人C.950人D.970人

解析:

由题意可知抽样比为

设样本中女生有x人,则x+(x+6)=200,

所以x=97,该校共有女生

=970(人).

答案:

D

6.采用系统抽样方法从960人中抽取32人做问卷调查,为此将他们随机编号为1,2,…,960,分组后在第一组采用简单随机抽样的方法抽到的号码为9.抽到的32人中,编号落入区间[1,450]的人做问卷A,编号落入区间[451,750]的人做问卷B,其余的人做问卷C.则抽到的人中,做问卷B的人数为(  )

A.7B.9C.10D.15

解析:

由系统抽样的特点知:

抽取号码的间隔为

=30,抽取的号码依次为9,39,69,…,939.落入区间[451,750]的有459,489,…,729,这些数构成首项为459,公差为30的等差数列,设有n项,显然有729=459+(n-1)×30,解得n=10.所以做问卷B的有10人.

答案:

C

二、填空题

7.(2014·天津卷)某大学为了解在校本科生对参加某项社会实践活动的意向,拟采用分层抽样的方法,从该校四个年级的本科生中抽取一个容量为300的样本进行调查,已知该校一年级、二年级、三年级、四年级的本科生人数之比为4∶5∶5∶6,则应从一年级本科生中抽取________名学生.

解析:

根据题意,应从一年级本科生中抽取的人数为

×300=60.

答案:

60

8.网络上流行一种“QQ农场游戏”,这种游戏通过虚拟软件模拟种植与收获的过程.为了了解本班学生对此游戏的态度,高三(6)班计划在全班60人中展开调查,根据调查结果,班主任计划采用系统抽样的方法抽取若干名学生进行座谈,为此先对60名学生进行编号为:

01,02,03,…,60,已知抽取的学生中最小的两个编号为03,09,则抽取的学生中最大的编号为________.

解析:

由最小的两个编号为03,09可知,抽取人数的比例为

,即抽取10名同学,其编号构成首项为3,公差为6的等差数列,故最大编号为3+9×6=57.

答案:

57

9.(2014·广东卷改编)已知某地区中小学生人数和近视情况分别如图①和图②所示.为了解该地区中学学生的近视形成原因,用分层抽样的方法抽取2%的学生进行调查,则样本容量和抽取的高中生近视人数分别为_________,_______.

解析:

易知,样本容量为(3500+4500+2000)×2%=200.

又样本中高中学生共有2000×2%=40(人).

利用图②知,高中学生的近视率为50%.

因此所抽样本中高中学生的近视人数为40×50%=20(人).

答案:

20020

三、解答题

10.某初级中学共有学生2000名,各年级男、女生人数如下表:

 

初一年级

初二年级

初三年级

女生

373

x

y

男生

377

370

z

已知在全校学生中随机抽取1名,抽到初二年级女生的概率是0.19.

(1)求x的值;

(2)现用分层抽样的方法在全校抽取48名学生,问应在初三年级抽取多少名?

解:

(1)∵

=0.19.∴x=380.

(2)初三年级人数为y+z=2000-(373+377+380+370)=500,现用分层抽样的方法在全校抽取48名学生,应在初三年级抽取的人数为:

×500=12(名).

B级 能力提升

1.(2016·青岛模拟)将参加夏令营的600名学生编号为001,002,…,600.采用系统抽样方法抽取一个容量为50的样本,且随机抽得的号码为003.这600名学生分住在三个营区,从001到300在第Ⅰ营区,从301到495在第Ⅱ营区,从496到600在第Ⅲ营区,三个营区被抽中的人数依次为(  )

A.26,16,8       B.25,17,8

C.25,16,9D.24,17,9

解析:

由题意及系统抽样的定义可知,将这600名学生按编号依次分成50组,每一组各有12名学生,第k(k∈N*)组抽中的号码是3+12(k-1).

令3+12(k-1)≤300得k≤

,因此在第Ⅰ营区被抽中的人数是25;

令300<3+12(k-1)≤495得

因此第Ⅱ营区被抽中的人数是42-25=17,第Ⅲ营区抽50-25-17=8(人).

答案:

B

2.某单位200名职工的年龄分布情况如图所示,现要从中抽取40名职工作样本,用系统抽样法将全体职工随机按1~200编号,并按编号顺序平均分为40组(1~5号,6~10号,…,196~200号).若第5组抽出的号码为22,则第8组抽出的号码应是________.若用分层抽样方法,则40岁以下年龄段应抽取________人.

解析:

由分组可知,抽号的间隔为5,

又因为第5组抽出的号码为22,

所以第6组抽出的号码为27,第7组抽出的号码为32,

第8组抽出的号码为37.

40岁以下的年龄段的职工数为200×0.5=100,

则应抽取的人数为

×100=20(人).

答案:

37 20

3.某公司有一批专业技术人员,对他们进行年龄状况和接受教育程度(学历)的调查,其结果(人数分布)如下表:

学历

35岁以下

35~50岁

50岁以上

本科

80

30

20

研究生

x

20

y

(1)用分层抽样的方法在35~50岁年龄段的专业技术人员中抽取一个容量为5的样本,将该样本看成一个总体,从中任取2人,求至少有1人学历为研究生的概率;

(2)在这个公司的专业技术人员中按年龄状况分层抽样的方法抽取N个人,其中35岁以下48人,50岁以上10人,再从这N个人中随机抽取出1人,此人的年龄为50岁以上的概率为

,求x,y的值.

解:

(1)用分层抽样的方法在35~50岁中抽取一个容量为5的样本,设抽取学历为本科的人数为m,

,解得m=3.

抽取的样本中有研究生2人,本科生3人,分别记作S1,S2;B1,B2,B3.

从中任取2人的所有等可能基本事件共有10个:

(S1,B1),(S1,B2),(S1,B3),(S2,B1),(S2,B2),(S2,B3),(S1,S2),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3),

其中至少有1人的学历为研究生的基本事件有7人:

(S1,B1),(S1,B2),(S1,B3),(S2,B1),(S2,B2),(S2,B3),(S1,S2).

∴从中任取2人,至少有1人学历为研究生的概率为

.

(2)由题意,得

,解得N=78.

∴35~50岁中被抽取的人数为78-48-10=20,

解得x=40,y=5.

即x,y的值分别为40,5.

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