21系统抽样与分层抽样
系统抽样的步骤：
（1）采用随机的方式将总体中的个体编号；
（2）将整个的编号按一定的间隔(设为K)分段,当
N
n (N为总体中的个体数,n为样本容量)是整数 时，k N ;当 N 不是整数时,从总体中剔除一些
nn 个体,使剩下的总体中个体的个数 N ' 能被n整除,这 时, k N ' ，并将剩下的总体重新编号；
近视率% 80
高中生2400人，初 中生10900人，小
学生11000人，此
60
地教育部门为了了
40
解本地区中小学的
近视情况及其形成
20
原因，要从本地区
的小学生中抽取
0
小学 初中 高中
1%的学生进行调
你认为哪些因素影响学生视 查，你认为应当怎
力？抽样要考虑和因素？ 样抽取样本？
2.1.3 分层抽样
抽签法
抽样 简单随 方法 机抽样
随机数表法
系统抽样
共同 （1）抽样过程中每个个体被抽到的概率相等； 点 （2）都要先编号
各自 从总体中逐一抽取 特点
相互 联系
先均分，再按事先确定的 规则在各部分抽取
在起始部分抽样时采用简 单随机抽样
适用 总体中的个体数较少 总体中的个体数较多 范围
探究？
假设某地Байду номын сангаас有
63
解析:依编号顺序平均分成的10个小组分 别为0~9, 10~19, 20~29, 30~39, 40~49,50~59,60~69,70~79,80~89,90~99.因第 7组抽取的号码个位数字应是3,所以抽取的号码 是63.这个样本的号码依次是 6,18,29,30,41,52,63,74,85,96这10个号.
n
l （3）在第一段中用简单随机抽样确定起始的个体编号 ；
（4）将编号为 l,l k,l 2k,...,l (n 1)k 的个体抽出。
简记为：编号；分段；在第一段确定起始号；加 间隔获取样本。
系统抽样的特点：
（1）用系统抽样抽取样本时，每个个体被抽到 的可能性是相等的，个体被抽取的概率等于 n
• 适用范围：总体中个体数较少的情况，抽取的 样本容量也较小时。
2.简单随机抽样的方法： 抽签法 随机数表法
抽签法的步骤： 编号；制签；搅匀；抽签；取个体。
随机数表法的步骤：编号；选数；读数；取个体。
问题: 某学校为了了解高一年级学生对教师教 学的意见，打算从高一年级500名学生中抽取 50名进行调查。除了用简单随机抽样获取样本 外，你能否设计其他抽取样本的方法？
解:(1)确定样本容量与总体的个体数之比1%。
（2）利用抽样比确定各年龄段应抽取的个体 数，依次为 24001%，109001%，110001% , 即24，109，110。
（3）利用简单随机抽样或系统抽样的方法， 从各年龄段分别抽取24，109,110人，然后合 在一起，就是所抽取的样本。
分层抽样的具体步骤是什么?
[分析]用系统抽样的方法抽取至的导弹编号应该
k,k+d,k+2d,k+3d,k+4d,其中d=50/5=10,k是1到10中用
简单随机抽样方法得到的数，因此只有选项B满足要
求，故选B.
练习:
为了了解某地区参加数学竞赛的1005名学 生的数学成绩,打算从中抽取一个容量为50的 样本,现用系统抽样的方法,需要用 简单随机抽样 方法先从总体中剔除 5 个个体,然后按编号 顺序每间隔__2_0__个号码抽取一个.
当已知总体由差异明显的几部分组成时，为了使 样本更充分地反映总体的情况，常将总体分成几 个部分，然后按照各部分所占的比例进行抽样， 这种抽样叫做“分层抽样”，其中所分成的各部 分叫做“层”。
分层抽样
例1 一个单位的职工500人，其中不到35岁的有 125人，35到49岁的有280人，50岁以上的有95人。 为了了解这个单位职工与身体状况有关的某项指 标，要从中抽取一个容量为100的样本。由于职工 年龄与这项指标有关，试问：应用什么方法抽取？ 能在500人中任意取100个吗？能将100个份额均分 到这三部分中吗？
简单随机抽样适用于个体数不太多的总体。 那么当总体个体数较多时，宜采用什么抽样 方法呢？
我们按照下面的步骤进行抽样:
第一步:将这500名学生从1开始进行编号;
第二步:确定分段间隔k,对编号进行分段.由于 k=500/50=10,这个间隔可以定为10;
第三步:从号码为1~10的第一个间隔中用简单随机抽样 的方法确定第一个个体编号,假如为6号;
一、分层抽样的定义。 一般地，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 取一定数量的个体，将各层取出的个体合在一 起作为样本，这种抽样的方法叫分层抽样。
应用分层抽样应遵循以下要求： （1）分层：将相似的个体归入一类，即为一层，
分层要求每层的各个个体互不交叉，即遵循不重 复、不遗漏的原则。
解:(1)确定样本容量与总体的个体数之比100：500=1：5。
N
（2）系统抽样适用于总体中个体数较多，抽取 样本容量也较大时； （3）系统抽样是不放回抽样。
思考:下列抽样中不是系统抽样的是 （ C ）
A、从标有1～15号的15个小球中任选3个作 为样本，按从小号到大号排序，随机确定起点i, 以后为i+5, i+10(超过15则从1再数起)号入样；
B、工厂生产的产品，用传送带将产品送入 包装车间前，检验人员从传送带上每隔五分钟抽 一件产品检验；
问题5：假设某地区有高中生2400人，初中生 10900人，小学生11000人.此地区教育部门为了了 解本地区中小学生的近视情况及其形成原因，要从 本地区的中小学生中抽取1%的学生进行调查.你认 为应当怎样抽取样本？
分析：考察对象的特点是由具有明显差异的几部分 组成.
总体由差异明显的几部分组成时，为了使样本更 充分地反映总体的情况，常将总体分成几个部分， 然后按照各部分所占的比例进行抽样，这种抽样叫 做“分层抽样”，其中所分成的各部分叫做“层”.
（2）分层抽样为保证每个个体等可能入样，需 遵循在各层中进行简单随机抽样，每层样本数量 与每层个体数量的比与这层个体数量与总体容量 的比相等。
问题5：假设某地区有高中生2400人，初中生 10900人，小学生11000人.此地区教育部门为了了 解本地区中小学生的近视情况及其形成原因，要从 本地区的中小学生中抽取1%的学生进行调查.你认 为应当怎样抽取样本？
(3)系统抽样比简单随机抽样的应用范围更广.
例1.从编号为1～50的50枚最新研制的某种型号的导
弹中随机抽取5枚来进行发射实验，若采用每部分选
取的号码间隔一样的系统抽样方法，则所选取5枚导
弹的编号可能是
A . 5，10，15，20，25 B.3，13，23，33，43
C. 1，2，3，4，5
D.2，4，6，16，32
抽取一个容量为50的样本，在整个抽样过程中每
个个体被抽到的可能性为（C ）
A、1/1000
B、1/1003
C、50/1003
D、50/1000
3、从N个编号中抽取n个号码入样，用系统的方法
抽样，则抽样的间隔为（C ）
A、N/n B、n
C、[N/n] D、[N/n]+1
说明：[N/n]表示N/n的整数部分。
【说明】由系统抽样的定义可知系统抽样有以下特证： （1）当总体容量N较大时，采用系统抽样。 （2）将总体平均分成几部分指的是将总体分段，分段的 间隔要求相等，因此，系统抽样又称等距抽样，
N
这时间隔一般为k＝ n ([x]表示不超过x的最大整数). （3）一定的规则通常指的是：在第1段内采用简单随机 抽样确定一个起始编号，在此编号的基础上加上分段间 隔的整倍数即为抽样编号。
理论迁移
例2 某中学有高一学生322名，为 了了解学生的身体状况，要抽取一个容 量为40的样本，用系统抽样法如何抽样？
第一步，采用随机的方式给个体编号， 1,2，…，322
第二步，随机剔除2名学生，再把余下的 320名学生随机编号为1，2，3，…320.
第三步，把总体分成40个部分，每个部 分有8个个体.
C、搞某一市场调查，规定在商场门口随机 抽一个人进行询问，直到调查到事先规定的调查 人数为止；
D、电影院调查观众的某一指标，通知每排 （每排人数相等）座位号为14的观众留下来座谈。
思考：系统抽样与简单随机抽样比较,有何优、缺点？
点评:(1)系统抽样比简单随机抽样更容易实 施,可节约抽样成本;
(2)系统抽样的效果会受个体编号的影响，而简 单随机抽样的效果不受个体编号的影响；系统抽样 所得样本的代表性和具体的编号有关,而简单随机 抽样所得样本的代表性与个体的编号无关.如果编 号的个体特征随编号的变化呈现一定的周期性,可 能会使系统抽样的代表性很差.例如学号按照男生 单号女生双号的方法编排,那么,用系统抽样的方法 抽取的样本就可能会是全部男生或全部女生.
2.1.2 系统抽样
课前 练习
1、对于简单随机抽样，个体被抽到的机会（ A ）
A. 相等
B. 不相等
C. 与抽取的次数有关 D. 不确定
2、从总数为N的一批零件中抽取一个容量为30 的样本，若每个零件被抽取的可能性为25℅， 则N=_1_2_0__
复习回顾： 1 简单随机抽样的概念
一般地，设一个总体的个体数为N，如果 通过逐个不放回地抽取的方法从中抽取一个 样本，且每次抽取时各个个体被抽到的概率 相等，就称这样的抽样为简单随机抽样。
4、从已编号为1－50的50枚最新研制的某种型号的
导弹中随机抽取5枚来进行发射实验，若采用每部分
选取的号码间隔一样的系统抽样方法，则所选取5枚
导弹的编号可能为（B ）
A、5，10，15，20，25 B、3，13，23，33，43
2.2系统抽样和分层抽样hao
2.2分层抽样与系统抽样
一.复习回顾：
1.总体的概念 把所要考察的对象的全体叫做总体. 问题：“为了了解我市高二年级9000名学生的身高情况…” 不是 这一问题中的总体是“9000名学生”吗？ 2.个体的概念 总体中的每一个考察对象叫做个体.
3.样本的概念
从总体中所抽取的一部分个体叫做总体的一个样本. 4.样本容量的概念 样本中所含个体的数目叫做样本的容量. 问题：对于一个确定的总体，其样本唯一确定吗？ 不唯一
第三步 从第一个时间段中按照简单随机抽样的方法, 抽取一 件产品, 比如是k号零件; 第四步 顺序地抽取编号分别为下面数字的零件: k+200, k+400, k+600, …, k+9800.
这样就抽取了容量为50的一个样本.
例4.某装订厂平均每小时大约装订图书362册, 要求检验员每小
时抽取40册图书, 检查其质量状况. 请你设计一个调查方案.
三：分层抽样
例4：某地区有高中生2400人，初中生10800人，小学生11100人.当地教育部门 为了了解本地区中小学生的近视率及其形成原因，要从本地区的中小学生中抽 取1%的学生进行调查,（1）你认为应当怎样抽取样本？
解：样本容量与总体个数的比例为1:100，则高中应抽取人数为2400*1/100=24人, 初中应抽取人数为10800*1/100=108人，小学应抽取人数为11100*1/100=111人.
（2）：具体在三类学生中抽取样本时（如在10800名初中生中抽取108人）， 可以用哪种抽样方法进行抽样？ （3）：在上述抽样过程中，每个学生被抽到的概率相等吗？
上节课我们学习了抽样方法中的一种： 简单随机抽样
1.简单随机抽样的特点： ①总体的个数有限; ②逐个进行抽取；
系统抽样和分层抽样
例2．某年级共有 ．某年级共有1800名学生参加期末考 名学生参加期末考 为了了解学生的成绩，按照1:50的比 试，为了了解学生的成绩，按照 的比 例抽取一个样本， 例抽取一个样本，用系统抽样的方法进行 抽样，写出过程。 抽样，写出过程。 解：将1800名学生按 至1800编上号码， 名学生按1至 编上号码， 名学生按 编上号码 按编号顺序分成36组 每组50名 按编号顺序分成 组，每组 名，先在第 一组中用抽签法抽出k号 一组中用抽签法抽出 号(1≤k≤50)，其余的 ， k+50n(n=1，2，3，……，35)也被抽出， 也被抽出， ， ， ， ， 也被抽出 即可得所需的样本. 即可得所需的样本
系统抽样与简单随机抽样的主要差别 （1）系统抽样比简单随机抽样更容易实施， ）系统抽样比简单随机抽样更容易实施， 可节约抽样成本； 可节约抽样成本； （2）系统抽样所得样本的代表性和具体的 ） 编号有关； 编号有关；而简单随机抽样所得样本的代 表性与个体的编号无关， 表性与个体的编号无关，如果编号的个体 特征随编号的变化呈现一定的周期性， 特征随编号的变化呈现一定的周期性，可 能会使系统抽样的代表性很差； 能会使系统抽样的代表性很差； （3）系统抽样比简单随机抽样的应用范围 ） 更广。 更广。
分层抽样说明 1）分层抽样适用于总体由差异明显的几部分 ）分层抽样适用于总体由差异明显的几部分 组成(互不交叉 的情况，每一部分称为层。 互不交叉)的情况 组成 互不交叉 的情况，每一部分称为层。在 实用中更为广泛。 实用中更为广泛。 广泛 2）在每一层中实行简单随机抽样，故分层抽 中实行简单随机抽样 ） 每一层中实行简单随机抽样， 样的样本更具有代表性，也是等可能性的。 样的样本更具有代表性，也是等可能性的 代表性 等可能性 3）根据第二步计算出各层的抽样数，不仅可 ）根据第二步计算出各层的抽样数， 以调查总体的特征，还有利于进一步比较各层 以调查总体的特征，还有利于进一步比较各层 次间的差异情况。 机 总体中 均衡几部分 均衡几部分， 抽样抽取起 的个体 抽样抽取起 按规则在各 规则在各 数较多 始号码 段抽取 将总体分成互 将总体分成互 用简单随机 不交叉的几层， 不交叉的几层， 抽样或系统 比例分层抽 抽样对各层 按比例分层抽 抽样对各层 样 抽样 总体由差 总体由差 异明显的 异明显的 几部分组 成
分层抽样与系统抽样
探究一
探究二
探究三
探究四
【典型例题 2】 (1)某学校高一、 高二、 高三年级的学生人数之比为 3 ∶ 3∶4,现用分层抽样的方法从该校高中三个年级的学生中抽取容量为 50 的 样本,则应从高二年级抽取 名学生;
(2)某单位有职工 900 人,其中青年职工 450 人,中年职工 270 人,老年职 工 180 人.该单位为了了解职工的健康情况,用分层抽样的方法从中抽取样 本.若样本中的青年职工为 10 人,则样本容量为 .
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
探究一
探究二
探究三
探究四
【典型例题 4】 (1)为了了解 1 200 名学生对学校某项教学实验的意见, 打算从中抽取一个容量为 30 的样本,考虑采用系统抽样的方法,则抽样距 k 为( ) A.40 B.30 C.20 D.12
(2)某单位有 200 名职工,现要从中抽取 40 名职工做某项调查.用系统抽 样法,将全体职工随机按 1 至 200 编号,并按编号顺序平均分为 40 组(1 至 5 号,6 至 10 号,…,196 至 200 号).若第 5 组抽出的号码为 22,则第 8 组抽出的 号码为 .
)
解析:分层抽样中抽样比一定相同,设样本容量为 n=36. 答案:B
=
27 ,解得 90
1
2
3
4
5
6
4.若总体中含有 1 645 个个体,采用系统抽样的方法从中抽取容量为 35 的样 本,则编号后确定编号分为 个个体. 解析:因为 N=1 645,n=35,则编号后确定编号分为 35 段,且抽样距 k= =
体平均分为 150 个部分,其中每一部分包括 100 个个体. 第二步 第三步 比如是 56. 第四步 以 56 作为起始数,再顺次抽取 156,256,356,…,14956,这样就得 到一个容量为 150 的样本. 对全体学生的数学成绩进行编号 :1,2,3,…,15000. 在第一部分即 1 号到 100 号用简单随机抽样抽取一个号码,
《分层抽样和系统抽样》
B
※(2004年福建省高考卷)一个总体中有100个个体，随机编号为0，1，2，…99，依编号顺序平分成10个小组，组号依次为1，2，3，…，10。现用系统抽样方法抽取一个容量为10的样本，规定如果在第1组随机抽取的号码为m，那么在第k组中抽取的号码个位数字与m＋k的个位数字相同。若m＝6，则在第7组中抽取的号码为
01
02
上面我们讨论了两类抽样方法，他们是基本的抽样方法，在社会生活与生产中应用非常广泛。但当总体容量和样本容量都很大时，无论是采用分层抽样或简单随机抽样，都是非常麻烦的。系统抽样就是解决这个问题的，
系统抽样是将总体的个体进行编号，按照简单随机抽样抽取第一个样本，然后按相同的间隔（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。
问应采用怎样的抽样方法？
样本容量与总体个数的比例为1:100，则 高中应抽取人数为2400*1/100=24人, 初中应抽取人数为10800*1/100=108人， 小学应抽取人数为11100*1/100=111人.
思考2：在上述抽样过程中，每个学生被抽到的概率相等吗？
按比例抽样
思考1：对于上述问题具体应怎样操作？
分层抽样与系统抽样
知识探究（一）：分层抽样的基本思想
某地区有高中生2400人，初中生10800人，小学生11100人.当地教育部门为了了解本地区中小学生的近视率及其形成原因，要从本地区的中小学生中抽取1%的学生进行调查.
分析：考察对象的特点是由具有明显差异的几部分组成。
当已知总体由差异明显的几部分组成时，为了使样本更充分地反映总体的情况，常将总体分成几个部分，然后按照各部分所占的比例进行抽样，这种抽样叫做“分层抽样”，其中所分成的各部分叫做“层”。
§2 2.2 分层抽样与系统抽样
1、什么是简单随机抽样？ 什么是简单随机抽样？ 设一个总体的个数为N.如果通过逐个抽取的方法 设一个总体的个数为N.如果通过逐个抽取的方法 N. 从中抽取一个样本，且每次抽取时各个个体被抽到的 从中抽取一个样本， 概率相等，就称这样的抽样方法为简单随机抽样. 概率相等，就称这样的抽样方法为简单随机抽样. 2、什么样的总体适合简单随机抽样？ 什么样的总体适合简单随机抽样？ 适用范围：总体的个体数不多时. 适用范围：总体的个体数不多时.
例3：某工厂平均每天生产某种机器零件大约10000件，要 某工厂平均每天生产某种机器零件大约10000件 10000 求产品检验员每天抽取50件零件，检查其质量状况. 求产品检验员每天抽取50件零件，检查其质量状况.假设 50件零件 一天的生产时间中生产机器零件的件数是均匀的， 一天的生产时间中生产机器零件的件数是均匀的，请你设 计一个调查方案. 计一个调查方案. 解：我们可以采用系统抽样，按照下面的步骤设计方案. 我们可以采用系统抽样，按照下面的步骤设计方案. 第一步 第二步 按生产时间将一天分为50个时间段，也就是说， 按生产时间将一天分为50个时间段，也就是说，每 50个时间段 将一天中生产的机器零件按生产时间进行顺序编号. 将一天中生产的机器零件按生产时间进行顺序编号.
取一件产品，比如是k号零件. 取一件产品，比如是k号零件. k+200,k+400,k+600,…,k+9800,这样就抽取了容量为50的 k+200,k+400,k+600,…,k+9800,这样就抽取了容量为50的 这样就抽取了容量为50 一个样本. 一个样本.
例4
某装订厂平均每小时大约装订图书362册 某装订厂平均每小时大约装订图书362册，要求检验员 362
2.2分层抽样与系统抽样
2.分层抽样的操作步骤
(1)将总体按一定标准进行分层 将总体按一定标准进行分层; 将总体按一定标准进行分层 (2)计算各层的个体数与总体的个体数的比 计算各层的个体数与总体的个体数的比; 计算各层的个体数与总体的个体数的比 (3)按各层个体数占总体的比确定各层应抽取 (3)按各层个体数占总体的比确定各层应抽取 的样本容量; 的样本容量 (4)在每一层进行抽样 可用简单随机抽样或系 在每一层进行抽样(可用简单随机抽样或系 在每一层进行抽样 统抽样) 统抽样
例4 某高中共有900人，其中高一年级300人，高二年级 200人，高三年级400人，现采用分层抽样抽取容量 为45的样本，那么高一、高二、高三各年级抽取的 人数分别为 A.15,5,25 B.15,15,15 C.10,5,30 D15,10,20 [分析 分析]因为300：200：400=3：2：4，于是将45分 分析 成3：2：4的三部分。设三部分各抽取的个体数分 别为3x,2x,4x,由3x+2x+4x=45，得x=5，故高一、 高二、高三各年级抽取的人数分别为15，10，20， 故选D。
系统抽样的定义： 系统抽样的定义：
一n 的样本，可将总体分成均衡的若干部分，然后按 的样本，可将总体分成均衡的若干部分， 照预先制定的规则，从每一部分抽取一个个体， 照预先制定的规则，从每一部分抽取一个个体， 得到所需要的样本， 得到所需要的样本，这种抽样的方法叫做系统抽 样。
3.分层抽样的特点
(1)适用于总体由差异明显的几部分组成 适用于总体由差异明显的几部分组成 的情况; 的情况 (2)更充分的反映了总体的情况 更充分的反映了总体的情况; 更充分的反映了总体的情况 (3)等可能抽样； 等可能抽样； 等可能抽样
思考： 思考：
系统抽样与分层抽样
问题5：1%的样本是什么含义？
样本容量是总体个体数的1%，即抽取总人数的1%
问题6：你怎么从各部分中抽取样本？请动笔试试．
样本容量与总体个数的比例为1: 100，
则高中应抽取人数为 2 400 =24人,
100
初中应抽取人数为 10 900 =109人，
100
小学应抽取人数为 11 000 =110人.
100
分层抽样
思考2：什么是分层抽样？有何特点？ 一般地，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体，将 各层取出的个体合在一起作为样本，这种抽样方法是一 种分层抽样.
思考3 分层抽样的步骤：
(1) 将总体按一定的标准分层；
(2)总体与样本容量确定抽取的比例；
n
下列抽样中不是系统抽样的是（ C）
(A)从标有1～15号的15个小球中任选3个作为样本，按从小号到大 号排序，随机确定起点i,以后为i+5,i+10 (超过15则从1再数起)号入 样 (B)工厂生产的产品，用传送带将产品送入包装车间前，检验人 员从传送带上每隔五分钟抽一件产品检验 (C)搞某一市场调查，规定在商场门口随机抽一个人进行询问， 直到调查到事先规定的调查人数为止 (D)电影院调查电影的某一指标，请每排（每排人数相等）座位 号为14的观众留下来座谈
系统抽样法
（3）实验中学有180名教工，其中有专职教师144名，管
理人员12名，后勤服务人员24人，今从中抽取一个容量15
的样本。
分层抽样法
方法 类别 简单随 机抽样
系统 抽样
分层 抽样
共同 特点
抽样过 程中每 个个体 被抽取 的可能 性相等
抽样特征 相互联系 适应范围
系统抽样,分层抽样
探究三 分层抽样
练习.
课堂小结
▪ 情感、态度与价值观：将实际问题与数学进行结合，感受 到生活中处处有数学；面对不同的情境能选用恰当的方法 解决问题，培养学生解决问题的能力和逻辑思维能力.
预习反馈
▪ 1. ▪ 2. ▪ 3.
1.系统抽样
1 2
3 4
探究一 系统抽样
1. 现从已经编号(1~40)的 40 枚最新研制的某种型号的导弹中随机抽 取 5 枚来进行发射试验,用系统抽样方法确定所选取的 5 枚导弹的 编号可能为( ) 导学案 P69 当堂检测 1 A.5,10,15,20,25 B.3,11,19,27,35 C.1,2,3,4,5 D.2,4,8,16,32
2.
导学案P66自我检测3
导学案P69当堂检测3
探究二 需要剔除个体的系统抽样
1010;
个号对应的学生； 1000； 名学生；
2．分层抽样 (1)定义：一般地，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体，将各层取出 的个体合在一起作为样本，这种抽样方法叫作分层抽样．
2.1.2 系统抽样、分层抽样
学习目标
▪ 知识与技能： ▪ 1.了解系统抽样与分层抽样的方法和区别，掌握系 统抽样和分层抽样的步骤； ▪ 2.会用系统抽样和分层抽样从总体中抽取样本; ▪ 3.了解三种抽样方法的联系和区别，能用三种抽样 解决实际问题.
学习目标
▪ 过程与方法：通过对实际问题的探究，让学生体会从总体 中抽取样本的全过程，归纳应用系统抽样、分层抽样来解 决实际问题的具体方法步骤，体验“学数学、用数学”的 意识和能力.
分层抽样与系统抽样
2.2分层抽样与系统抽样学习目标 1.理解并掌握系统抽样、分层抽样.2.会用系统抽样、分层抽样从总体中抽取样本.3.理解三种抽样的区别与联系.知识点一分层抽样思考分层抽样的总体具有什么特性？答案分层抽样的总体由差异明显的几部分构成，也就是说当已知总体由差异明显的几部分组成时，为了使样本充分地反映总体的情况，常将总体分成几部分，然后按照各部分所占的比例进行抽样.梳理1.分层抽样的概念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.分层抽样的适用条件分层抽样尽量利用事先所掌握的各种信息，并充分考虑保持样本结构与总体结构的一致性，这对提高样本的代表性非常重要.当总体是由差异明显的几个部分组成时，往往选用分层抽样的方法.3.分层抽样的实施步骤第一步，按某种特征将总体分成若干部分(层)；第二步，计算抽样比.抽样比＝样本容量总体中的个体数；第三步，各层抽取的个体数＝各层总的个体数×抽样比；第四步，依各层抽取的个体数，按简单随机抽样从各层抽取样本；第五步，综合每层抽样，组成样本.知识点二系统抽样思考1当总体中的个体数较多时，为什么不宜用简单随机抽样？答案因为个体较多，采用简单随机抽样如制作号签等工作会耗费大量的人力、物力和时间，而且不容易做到“搅拌均匀”，从而使样本的代表性不强.思考2用系统抽样抽取样本时，每段各取一个号码，其中第1段的个体编号怎样抽取？以后各段的个体编号怎样抽取？答案用简单随机抽样抽取第1段的个体编号.在抽取第1段的号码之前，自定义规则确定以后各段的个体编号，通常是将第1段抽取的号码依次累加间隔k.梳理1.系统抽样的概念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，步骤为：(1)先将总体的N 个个体编号.有时可直接利用个体自身所带的号码，如学号、准考证号、门牌号等；(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 ；当Nn 不是整数时，先从总体中随机剔除几个个体，再重新编号， 然后分段； (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. 知识点三 三种抽样方法的比较思考 系统抽样时，将总体分成均等的几部分，每部分抽取一个，符合分层抽样，故系统抽样就是一种特殊的分层抽样，这种说法对吗？答案 不对，因为分层抽样是从各层独立地抽取个体，而系统抽样各段上抽取是按事先确定好的规则进行的，各层编号有联系，不是独立的，故系统抽样不同于分层抽样.类型一 分层抽样及应用命题角度1 分层抽样适用情形判定例1 某地区有高中生2 400人，初中生10 900人，小学生11 000人.当地教育部门为了了解本地区中小学生的近视率及其形成原因，要从本地区的中小学生中抽取1%的学生进行调查，你认为应当怎样抽取样本？解 (1)从总体来看，因为不同年龄阶段的学生的近视情况可能存在明显差异，为了使样本具有较好的代表性，应该分高中、初中、小学三个层次分别抽样.(2)从三类学生的数量来看，人数较多，所以在各层抽样时可以采用系统抽样. (3)采用系统抽样分好组之后，确定第一组人选时，可以采用简单随机抽样.反思与感悟 分层抽样实质是利用已知信息尽量使样本结构与总体结构相似.在实际操作时，并不排斥与其他抽样方法联合使用.跟踪训练1 某单位有员工500人，其中35岁以下的有125人，35岁～49岁的有280人，50岁以上的有95人.为了调查员工的身体状况，要从中抽取一个容量为100的样本，如何进行抽取？解 因为员工按年龄分为三个层，各层的身体状况有明显的差异，所以为了使样本具有代表性，需要采用分层抽样.抽样比为1∶5，即每5人中抽取一人.35岁以下：125×15＝25(人)，35岁～49岁：280×15＝56(人)，50岁以上：95×15＝19(人).命题角度2 分层抽样具体实施步骤例2 某学校有在职人员160人，其中行政人员有16人，教师有112人，后勤人员有32人.教育部门为了了解在职人员对学校机构改革的意见，要从中抽取一个容量为20的样本，请利用分层抽样的方法抽取，写出抽样过程. 解 抽样过程如下：第一步，确定抽样比，样本容量与总体容量的比为20160＝18.第二步，确定分别从三类人员中抽取的人数，从行政人员中抽取16×18＝2(人)；从教师中抽取112×18＝14(人)；从后勤人员中抽取32×18＝4(人).第三步，采用简单随机抽样的方法，抽取行政人员2人，教师14人，后勤人员4人. 第四步，把抽取的个体组合在一起构成所需样本.反思与感悟 在分层抽样的过程中，为了保证每个个体被抽到的可能性是相同的，这就要求各层所抽取的个体数与该层所包含的个体数之比等于样本容量与总体容量之比.跟踪训练2 某单位最近组织了一次健身活动，活动小组分为登山组和游泳组，且每个职工至多参加了其中一组.在参加活动的职工中，青年人占42.5%，中年人占47.5%，老年人占10%.登山组的职工占参加活动总人数的14，且该组中青年人占50%，中年人占40%，老年人占10%.为了了解各组不同年龄层次的职工对本次活动的满意程度，现用分层抽样方法从参加活动的全体职工中抽取200人进行抽查，试确定：(1)游泳组中，青年人、中年人、老年人分别所占的比例； (2)游泳组中，青年人、中年人、老年人分别应抽取的人数.解 (1)设登山组人数为x ，则游泳组人数为3x ，再设游泳组中，青年人、中年人、老年人各占比例分别为a 、b 、c ，则有x ·40%＋3xb 4x ＝47.5%，x ·10%＋3xc4x＝10%， 解得b ＝50%，c ＝10%， 故a ＝1－50%－10%＝40%.所以游泳组中，青年人、中年人、老年人各占的比例分别为40%、50%、10%.(2)游泳组中，抽取的青年人人数为200×34×40%＝60，抽取的中年人人数为200×34×50%＝75，抽取的老年人人数为200×34×10%＝15.类型二 系统抽样及应用例3 为了了解参加某种知识竞赛的1 000名学生的成绩，从中抽取一个容量为50的样本，那么采用什么抽样方法比较恰当？简述抽样过程. 解 适宜选用系统抽样，抽样过程如下：(1)随机地将这1 000名学生编号为1,2,3， (1000)(2)将总体按编号顺序均分成50个部分，每部分包括20个个体.(3)在第一部分的个体编号1,2,3，…，20中，利用简单随机抽样抽取一个号码l .(4)以l 为起始号码，每间隔20抽取一个号码，这样得到一个容量为50的样本：l ，l ＋20，l ＋40，…，l ＋980. 引申探究在本例中，如果总体是1 002，其余条件不变，又该怎么抽样？ 解 (1)将每个学生编一个号，由1至1002. (2)利用随机数法剔除2个号.(3)将剩余的1 000名学生重新编号1至1000.(4)按编号顺序均分成50个部分，每部分包括20个个体.(5)在第一部分的个体编号1,2,3，…，20中，利用简单随机抽样抽取一个号码l .(6)以l 为起始号码，每间隔20抽取一个号码，这样得到一个容量为50的样本：l ，l ＋20，l ＋40，…，l ＋980.反思与感悟 当总体中的个体数不能被样本容量整除时，需要在总体中剔除一些个体.由于剔除方法采用简单随机抽样，所以即使是被剔除的个体，在整个抽样过程中被抽到的机会和其他个体是一样的.跟踪训练3 某工厂有1 003名工人，从中抽取10人参加体检，试用系统抽样进行具体实施. 解 (1)将每个工人编一个号，由0001至1003. (2)利用随机数法找到3个号将这3名工人剔除. (3)将剩余的1 000名工人重新编号0001至1000.(4)分段，取间隔k ＝1 00010＝100，将总体均分为10组，每组100个工人.(5)从第一段即0001号到0100号中随机抽取一个号l . (6)按编号将l,100＋l,200＋l ，…，900＋l ，共10个号选出. 这10个号所对应的工人组成样本.1.检测员每10分钟从匀速传递的新产品生产流水线上抽取一件新产品进行某项指标检测，这样的抽样方法是( ) A.系统抽样法 B.抽签法 C.随机数法 D.其他抽样方法答案 A解析 根据系统抽样的定义和性质进行判断即可.2.交通管理部门为了解机动车驾驶员(简称驾驶员)对某新法规的知晓情况，对甲、乙、丙、丁四个社区做分层抽样调查.假设四个社区驾驶员的总人数为N ，其中甲社区有驾驶员96人.若在甲、乙、丙、丁四个社区抽取驾驶员的人数分别为12,21,25,43，则这四个社区驾驶员的总人数N 为( )A.101B.808C.1 212D.2 012 答案 B解析 根据分层抽样，得N ×1212＋21＋25＋43＝96，解得N ＝808，故选B.3.为了调查某省各城市PM2.5的值，按地域把36个城市分成甲、乙、丙三组，对应的城市数分别为6,12,18.若用分层抽样的方法抽取12个城市，则乙组中应抽取的城市数为________. 答案 4解析 乙组城市数占总城市数的比例为126＋12＋18＝13，样本容量为12，故乙组中应抽取的城市数为12×13＝4.4.某班级有50名学生，现要采用系统抽样的方法在这50名学生中抽出10名学生，将这50名学生随机编号为1～50号，并均匀分组，第一组1～5号，第二组6～10号，…，第十组46～50号，若在第三组中抽得号码为12的学生，则在第八组中抽得号码为________的学生. 答案 37解析 因为12＝5×2＋2，所以第n 组中抽得号码为5(n －1)＋2的学生.所以第八组中抽得号码为5×7＋2＝37的学生.5.一批产品中有一级品100个，二级品60个，三级品40个，分别用系统抽样法和分层抽样法从这批产品中抽取一个容量为20的样本.解系统抽样法：将200个产品编号为1～200，然后将编号分成20个部分，在第1部分中用简单随机抽样法抽取1个编号.如抽到5号，那么得到编号为5,15,25，…，195的个体，即可得到所需样本.分层抽样法：因为100＋60＋40＝200，所以20200＝1 10，所以100×110＝10,60×110＝6,40×110＝4.因此在一级品、二级品和三级品中分别抽取10个、6个和4个，即可得到所需样本.1.系统抽样有以下特点：(1)适用于总体容量较大的情况；(2)剔除多余个体及第一段抽样都要用简单随机抽样，因而与简单随机抽样有密切联系；(3)是等可能抽样，每个个体被抽到的可能性都是nN；(4)是不放回抽样.在抽样时，只要第一段抽取的个体确定了，后面各段中要抽取的个体依照事先确定好的规律就自动地被抽出，因此简单易行.2.总体容量小，简单随机抽样；总体容量大，系统抽样；总体差异明显，分层抽样.在实际抽样中，为了使样本具有代表性，通常要同时使用几种抽样方法.40分钟课时作业一、选择题1.为了抽查某城市小轿车年检情况，在该城市采取抽车牌末位数字为6的小轿车进行检查，这种抽样方法是()A.随机数法B.抽签法C.系统抽样法D.其他抽样方法答案C解析由于每个车牌的末位数字为0,1,2，…，9十个数字之一，某辆车车牌末位数字为6是随机的，这相当于将所有汽车分成若干组，每组10个(车牌的末位数字依次为0,1,2，…，9)，取每一组中的第6个，故为系统抽样.2.某校三个年级共有24个班，学校为了了解同学们的心理状况，将每个班编号，依次为1到24，现用系统抽样方法抽取4个班进行调查，若抽到的编号之和为48，则抽到的最小编号为()A.2B.3C.4D.5解析 由题意得系统抽样的抽样间隔为244＝6.设抽到的最小编号为x ，则x ＋(6＋x )＋(12＋x )＋(18＋x )＝48，所以x ＝3，故选B.3.从N 个编号中抽取n 个号码作样本，考虑用系统抽样方法，抽样距为( ) A.N n B.n C.⎣⎡⎦⎤N n D.⎣⎡⎦⎤N n ＋1答案 C解析 系统抽样的间隔为Nn的整数部分.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p 1，p 2，p 3，则( ) A.p 1＝p 2＜p 3 B.p 2＝p 3＜p 1 C.p 1＝p 3＜p 2 D.p 1＝p 2＝p 3 答案 D解析 因为采取简单随机抽样、系统抽样和分层抽样抽取样本时，总体中每个个体被抽中的概率相等，故选D.5.某学校高一、高二、高三三个年级共有学生3 500人，其中高三学生数是高一学生数的两倍，高二学生数比高一学生数多300人，现在按1100的抽样比用分层抽样的方法抽取样本，则应抽取高一学生数为( ) A.8 B.11 C.16 D.10 答案 A解析 若设高三学生数为x ，则高一学生数为x 2，高二学生数为x 2＋300，所以有x ＋x 2＋x2＋300＝3 500，解得x ＝1 600.故高一学生数为800，因此应抽取高一学生数为800100＝8.6.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 答案 B解析 由于84042＝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720－48020＝24020＝12.7.某企业共有职工150人，其中高级职称15人，中级职称45人，低级职称90人，现采用分层抽样来抽取30人，则抽取的高级职称的人数为________. 答案 3解析 由题意得抽样比为30150＝15，所以抽取的高级职称的人数为15×15＝3.8.某工厂生产A 、B 、C 三种不同型号的产品，产品数量之比为2∶3∶5.现用分层抽样的方法抽出一个容量为n 的样本，其中A 种型号产品有16件，那么此样本的容量n ＝________. 答案 80解析 16÷22＋3＋5＝80.9.200名职工年龄分布如图所示，从中随机抽取40名职工作样本，采用系统抽样方法，按1～200编号，分为40组，分别为1～5,6～10，…，196～200，第5组抽取号码为22，第8组抽取号码为________.若采用分层抽样，40岁以下年龄段应抽取________人.答案 37 20解析 将1～200编号分为40组，则每组的间隔为5，其中第5组抽取号码为22，则第8组抽取的号码应为22＋3×5＝37；由已知条件200名职工中40岁以下的职工人数为200×50%＝100，设在40岁以下年龄段中应抽取x 人，则40200＝x100，解得x ＝20.10.某班共有学生52人，现根据学生的学号用系统抽样的方法抽取一个容量为4的样本，已知学号为6号、32号、45号的同学在样本中，那么样本中剩下的一个同学的学号是________号. 答案 19解析 ∵45－32＝13，∴抽样间隔为13，故抽取学生的学号依次为6、19、32、45，故填19. 三、解答题11.一个公司有职工160人，其中业务人员120人，管理人员16人，后勤服务人员24人.为了了解职工的某种情况，要从中抽取一个容量为20的样本，用分层抽样的方法抽取样本，并写出过程.解 样本容量与职工总人数的比为20∶160＝1∶8，所以业务人员、管理人员和后勤服务人员各应抽取的人数分别为1208、168和248，即分别为15、2和3，每一层抽取时采用简单随机抽样或系统抽样，再将各层抽取的个体合在一起，就得到要抽取的样本.12.某停车场停有6辆卡车、12辆小轿车和18辆电动车，现要从这些车辆中抽取一个容量为n 的样本进行某项指标调查.若采用系统抽样的方法或分层抽样的方法抽取，则不用剔除个体；若样本容量增加1，则在采用系统抽样的方法时，需要在总体中先剔除1个个体，求样本容量n .解 由题意知总体容量为6＋12＋18＝36.当样本容量是n 时，由题意知，系统抽样的间隔为36n ，分层抽样的抽样比是n 36，分层抽样过程中，抽取的卡车数为n 36·6＝n 6，轿车数为n 36·12＝n3，电动车数为n 36·18＝n2，所以n 应是6的倍数，36的约数，且0＜n ＜36，即n ＝6,12,18.当样本容量为n ＋1时，剔除一个个体后的总体容量是35， 系统抽样的间隔为35n ＋1，所以35n ＋1必须是整数，所以n 只能取6，即样本容量n ＝6.13.为了对某课题进行研究，分别从A 、B 、C 三所高校中用分层抽样法抽取若干名教授组成研究小组，其中高校A 有m 名教授，高校B 有72名教授，高校C 有n 名教授(其中0＜m ≤72≤n ). (1)若A 、B 两所高校中共抽取3名教授，B 、C 两所高校中共抽取5名教授，求m 、n ； (2)若高校B 中抽取的教授数是高校A 和C 中抽取的教授数的23，求三所高校的教授的总人数.解 (1)∵0＜m ≤72≤n ，A 、B 两所高校中共抽取3名教授，∴B 高校中抽取2人，∴A 高校中抽取1人，C 高校中抽取3人，∴1m ＝272＝3n，解得m ＝36，n ＝108.(2)∵高校B 中抽取的教授数是高校A 和C 中抽取的教授数的23，∴23(m ＋n )＝72，解得m ＋n＝108，∴三所高校的教授的总人数为m ＋n ＋72＝180.。
系统抽样和分层抽样
系统抽样与简单随机抽样的联系在于: 系统抽样与简单随机抽样的联系在于
将总体均分后的每一部分进行抽样时,采用的是简单随机抽样 将总体均分后的每一部分进行抽样时 采用的是简单随机抽样. 采用的是简单随机抽样
探究: 探究:某学校为了了解高一年级学生的视力状 打算从高一年级1000名学生中抽取 名进 名学生中抽取100名进 况,打算从高一年级 名学生中抽取 行调查,应该怎样抽样 应该怎样抽样? 行调查 应该怎样抽样? 方法: 方法:
例:从某厂生产的802辆轿车中随机抽取 辆测试 从某厂生产的 辆轿车中随机抽取80辆测试 辆轿车中随机抽取 某项功能,请合理选择抽样方法,并写出过程. 某项功能,请合理选择抽样方法,并写出过程.
第一步: 辆轿车编号, 第一步:将802辆轿车编号,号码是 辆轿车编号 号码是001,002,…,802; , , , ; 第二步:用随机数表法随机抽取2个号码 个号码, 第二步:用随机数表法随机抽取 个号码,如016,378, , , 将编号为016,378的2辆轿车剔除; 辆轿车剔除; 将编号为 , 的 辆轿车剔除 第三步:将剩下的800辆轿车重新编号 号码为1,2, …, 辆轿车重新编号, 第三步:将剩下的800辆轿车重新编号,号码为1,2, …, 800,并分成 段,间隔为 ; ,并分成80段 间隔为10; 第四步:在第一段1, , , 这十个编号中用抽签法 第四步:在第一段 ,2, …, 10这十个编号中用抽签法 抽出一个(如数5)作为起始号码; 抽出一个(如数 )作为起始号码; 第五步:由第5号开始 号开始, 第五步:由第 号开始,把5,15, 25,…, 795共80个号 , , , , 共 个号 码取出, 个号码所对应的轿车组成样本. 码取出,这80个号码所对应的轿车组成样本. 个号码所对应的轿车组成样本