高考数学第9章算法初步、统计与统计案例第2节抽样方法教学案文(含解析)北师大版

第二节 抽样方法
[考纲传真] 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的方法．
1．抽样调查
(1)抽样调查
通常情况下，从调查对象中按照一定的方法抽取一部分，进行调查或观测，获取数据，并以此对调查对象的某项指标作出推断，这就是抽样调查．
(2)总体和样本 调查对象的全体称为总体，被抽取的一部分称为样本．
(3)抽样调查与普查相比有很多优点，最突出的有两点： ①迅速、及时；
②节约人力、物力和财力．
2．简单随机抽样
(1)简单随机抽样时，要保证每个个体被抽到的概率相同．
(2)通常采用的简单随机抽样的方法：抽签法和随机数法．
3．分层抽样
(1)定义：将总体按其属性特征分成若干类型(有时称作层)，然后在每个类型中按照所占比例随机抽取一定的样本．这种抽样方法通常叫作分层抽样，有时也称为类型抽样．
(2)分层抽样的应用范围：
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．
4．系统抽样
(1)定义：系统抽样是将总体中的个体进行编号，等距分组，在第一组中按照简单随机抽样抽取第一个样本，然后按分组的间隔(称为抽样距)抽取其他样本．这种抽样方法有时也叫等距抽样或机械抽样．
(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N n (n 是样本容量)是整数时，取k ＝N n ；
(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．
[常用结论]
1．三种抽样方法的共性：等概率抽样，不放回抽样，逐个抽取，总体确定．
2．系统抽样是等距抽样，入样个体的编号相差N n
的整数倍．
3．分层抽样是按比例抽样，每一层入样的个体数为该层的个体数乘以抽样比．
[基础自测]
1．(思考辨析)判断下列结论的正误．(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)简单随机抽样中每个个体被抽到的机会不一样，与先后有关．
( ) (2)系统抽样在起始部分抽样时采用简单随机抽样． ( ) (3)要从1 002个学生中用系统抽样的方法选取一个容量为20的样本，需要剔除2个学生，这样对被剔除者不公平．
( ) (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．(教材改编)在“世界读书日”前夕，为了了解某地5 000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，5 000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
A [从5 000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，5 000名居民的阅读时间的全体是总体．]
3．(教材改编)老师在班级50名学生中，依次抽取学号为5,10,15,20,25,30,35,40,45,50的学生进行作业检查，这种抽样方法是( )
A ．随机抽样
B ．分层抽样
C ．系统抽样
D ．以上都不是 C [因为抽取学号是以5为公差的等差数列，故采用的抽样方法应是系统抽样．]
4．某公司有员工500人，其中不到35岁的有125人，35～49岁的有280人，50岁以上的有95人，为了调查员工的身体健康状况，从中抽取100名员工，则应在这三个年龄段分别抽取人数为( )
A ．33,34,33
B ．25,56,19
C ．20,40,30
D ．30,50,20
B [因为125∶280∶95＝25∶56∶19，所以抽取人数分别为25,56,19.]
5．利用简单随机抽样从含有8个个体的总体中抽取一个容量为4的样本，则总体中每个个体被抽到的概率是________．
1 2[总体个数为N＝8，样本容量为M＝4，则每一个个体被抽到的概率为P＝
M
N
＝
4
8
＝
1
2
.]
1．下列抽样试验中，适合用抽签法的是( )
A．从某厂生产的5 000件产品中抽取600件进行质量检验
B．从某厂生产的两箱(每箱18件)产品中抽取6件进行质量检验
C．从甲、乙两厂生产的两箱(每箱18件)产品中抽取6件进行质量检验
D．从某厂生产的5 000件产品中抽取10件进行质量检验
B[因为A，D中总体的个体数较大，不适合用抽签法；C中甲、乙两厂生产的产品质量可能差别较大，因此未达到搅拌均匀的条件，也不适合用抽签法；B中总体容量和样本容量都较小，且同厂生产的产品可视为搅拌均匀了．]
2．总体由编号为01,02，…，19,20的20个个体组成，利用下面的随机数表选取5个个体，选取方法是从随机数表第1行的第5列和第6列数字开始由左到右依次选取两个数字，则选出来的第5个个体的编号为( )
A．
D[从第1行第5列和第6列组成的数65开始由左到右依次选出的数为08,02,14,07,01，所以第5个个体编号为01.]
【例】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
001,002，…，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009，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 ．7
B ．9
C ．10
D ．15
C [从960人中用系统抽样方法抽取32人，则将整体分成32组，每组30人，因为第一组抽到的号码为009，则第二组抽到的号码为039，第n 组抽到的号码为a n ＝9＋30·(n －1)
＝30n －21，由451≤30n －21≤750，得23615≤n ≤25710
，所以n ＝016,017，…，025，共有25－16＋1＝10(人)．]
[拓展探究] 若本例中条件变为“若第5组抽到的号码为129”，求第1组抽到的号码．
[解] 设第1组抽到的号码为x ，则第5组抽到的号码为x ＋(5－1)×30，由x ＋(5－
1)×30＝129，解得x ＝9，因此第1组抽到的号码为009.
(1)人按001,002，…，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
(2)中央电视台为了解观众对某综艺节目的意见，准备从502名现场观众中抽取10%进行座谈，现用系统抽样的方法完成这一抽样，则在进行分组时，需剔除________个个体，抽样间隔为________．
(1)B (2)2 10 [(1)由系统抽样定义可知，所分组距为84042
＝20，每组抽取一人，因为包含整数个组，所以抽取个体在区间[481,720]的数目为720－48020
＝12. (2)把502名观众平均分成50组，由于502除以50的商为10，余数是2，所以每组有10名观众，还剩2名观众，采用系统抽样的方法步骤如下：
第一步，先用简单随机抽样的方法从502名观众中抽取2名观众，这2名观众不参加座谈．
第二步，将剩下的500名观众编号为001,002,003，…，500，并均匀分成50段，每段分50050＝10(个)个体．]
1．(2019·贵阳月考)某工厂生产甲、乙、丙三种型号的产品，产品数量之比为3∶5∶7，现用分层抽样的方法抽出容量为n 的样本，其中甲种产品有18件，则样本容量n 等于( ) A ．54 B ．90 C ．45 D ．126
B [依题意得33＋5＋7
×n ＝18，解得n ＝90，即样本容量为90.] 2．(2017·江苏高考)某工厂生产甲、乙、丙、丁四种不同型号的产品，产量分别为200,400,300,100件，为检验产品的质量，现用分层抽样的方法从以上所有的产品中抽取60件进行检验，则应从丙种型号的产品中抽取________件．
18 [∵样本容量总体个数＝60200＋400＋300＋100＝350
， ∴应从丙种型号的产品中抽取350
×300＝18(件)．] 3．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．为了解该地区中小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________．
图1 图2
200,20 [该地区中小学生总人数为3 500＋2 000＋4 500＝10 000，
则样本容量为10 000×2%＝200，其中抽取的高中生近视人数为2 000×2%×50%＝20.]。