2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題3 概率與統(tǒng)計(jì) 第5講 概率與統(tǒng)計(jì)學(xué)案 文
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1、2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題3 概率與統(tǒng)計(jì) 第5講 概率與統(tǒng)計(jì)學(xué)案 文 熱點(diǎn)題型 真題統(tǒng)計(jì) 命題規(guī)律 題型1:抽樣方法、統(tǒng)計(jì)圖表的判讀及用樣本估計(jì)總體 2018全國卷ⅠT3;2018全國卷ⅢT14;2017全國卷ⅠT19 2016全國卷ⅠT19;2014全國卷ⅠT18 1.高考對(duì)這部分內(nèi)容的考查是“一小一大”或“一大”. 2.統(tǒng)計(jì)中的“一小”,是高考創(chuàng)新的基地,與實(shí)際生活密切相關(guān),令人耳目一新. 3.解答題多出現(xiàn)在18或19題的位置,重點(diǎn)考查用頻率估計(jì)概率、頻率分布直方圖、折線圖、莖葉圖、回歸分析和獨(dú)立性檢驗(yàn). 題型2:變量的相關(guān)性(回歸分析)、獨(dú)立
2、性檢驗(yàn) 2018全國卷ⅡT18;2018全國卷ⅢT18;2017全國卷ⅡT19 2016全國卷ⅢT18;2015全國卷ⅠT19 題型3:概率與統(tǒng)計(jì)的綜合問題 2018全國卷ⅠT19;2017全國卷ⅢT18;2016全國卷ⅡT18 2015全國卷ⅡT18;2014全國卷ⅡT19 1.頻率分布直方圖中橫坐標(biāo)表示組距,縱坐標(biāo)表示,頻率=組距×. 2.頻率分布直方圖中各小長(zhǎng)方形的面積之和為1. 3.利用頻率分布直方圖求眾數(shù)、中位數(shù)與平均數(shù),在頻率分布直方圖中: (1)最高的小長(zhǎng)方形底邊中點(diǎn)的橫坐標(biāo)即是眾數(shù); (2)中位數(shù)左邊和右邊的小長(zhǎng)方形的面積和均為0.5; (3)平均數(shù)是頻率
3、分布直方圖的“重心”,等于頻率分布直方圖中每個(gè)小長(zhǎng)方形的面積乘以小長(zhǎng)方形底邊中點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和. 4.樣本的數(shù)字特征 (1)樣本平均數(shù)=(x1+x2+…+xn). (2)樣本方差s2=[(x1-)2+(x2-)2+…+(xn-)2]=(x+x+…+x)-2. (3)樣本標(biāo)準(zhǔn)差s= =. (4)若x1,x2,x3,…xn的平均數(shù)為,方差為σ2,則ax1+b;ax2+b;ax3+b…axn+b的平均數(shù)為a+b,方差為a2σ2. ■高考考法示例· 【例1】 (1)為比較甲、乙兩地某月14時(shí)的氣溫情況,隨機(jī)選取該月中的5天,將這5天中14時(shí)的氣溫?cái)?shù)據(jù)(單位:℃)制成如圖2-3-1所示
4、的莖葉圖.考慮以下結(jié)論: 圖2-3-1 ①甲地該月14時(shí)的平均氣溫低于乙地該月14時(shí)的平均氣溫; ②甲地該月14時(shí)的平均氣溫高于乙地該月14時(shí)的平均氣溫; ③甲地該月14時(shí)的氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差小于乙地該月14時(shí)的氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差; ④甲地該月14時(shí)的氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差大于乙地該月14時(shí)的氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差. 其中根據(jù)莖葉圖能得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)論的編號(hào)為( ) A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ (2)(2018·全國卷Ⅲ)某公司有大量客戶,且不同年齡段客戶對(duì)其服務(wù)的評(píng)價(jià)有較大差異.為了解客戶的評(píng)價(jià),該公司準(zhǔn)備進(jìn)行抽樣調(diào)查,可供選擇的抽樣方法有簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、分層抽樣和系統(tǒng)抽樣,則最
5、合適的抽樣方法是________. (3)(2018·合肥模擬)某電子商務(wù)公司對(duì)10 000名網(wǎng)絡(luò)購物者2017年度的消費(fèi)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)消費(fèi)金額(單位:萬元)都在區(qū)間[0.3,0.9]內(nèi),其頻率分布直方圖如圖2-3-2所示. 圖2-3-2 ①直方圖中的a=________. ②在這些購物者中,消費(fèi)金額在區(qū)間[0.5,0.9]內(nèi)的購物者的人數(shù)為________. (1)B (2)分層抽樣 (3)①3?、? 000 [(1)∵甲==29, 乙==30,∴甲<乙. 又s==, s==2, ∴s甲>s乙,故可判斷結(jié)論①④正確. (2)因?yàn)椴煌挲g段的客戶對(duì)公司的服務(wù)評(píng)價(jià)有較
6、大差異,所以需按年齡進(jìn)行分層抽樣,才能了解到不同年齡段的客戶對(duì)公司服務(wù)的客觀評(píng)價(jià). (3)由0.1×1.5+0.1×2.5+0.1a+0.1×2.0+0.1×0.8+0.1×0.2=1,解得a=3. 區(qū)間[0.3,0.5)內(nèi)的頻率為0.1×1.5+0.1×2.5=0.4,故[0.5,0.9]內(nèi)的頻率為1-0.4=0.6. 因此,消費(fèi)金額在區(qū)間[0.5,0.9]內(nèi)的購物者的人數(shù)為0.6×10 000=6 000.] [方法歸納] 與頻率分布直方圖有關(guān)問題的常見類型及解題策略 (1)已知頻率分布直方圖中的部分?jǐn)?shù)據(jù),求其他數(shù)據(jù).可根據(jù)頻率分布直方圖中的數(shù)據(jù)求出樣本與整體的關(guān)系,利用頻率和等
7、于1就可以求出其他數(shù)據(jù). (2)已知頻率分布直方圖,求某個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù),可利用圖形及結(jié)合某范圍求解. ■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練· 1.(2017·全國卷Ⅲ)某城市為了解游客人數(shù)的變化規(guī)律,提高旅游服務(wù)質(zhì)量,收集并整理了2014年1月至2016年12月期間月接待游客量(單位:萬人)的數(shù)據(jù),繪制了下面的折線圖. 圖2-3-3 根據(jù)該折線圖,下列結(jié)論錯(cuò)誤的是( ) A.月接待游客量逐月增加 B.年接待游客量逐年增加 C.各年的月接待游客量高峰期大致在7,8月 D.各年1月至6月的月接待游客量相對(duì)于7月至12月,波動(dòng)性更小,變化比較平穩(wěn) A [對(duì)于選項(xiàng)A,由圖易知月接待游客量每年7
8、,8月份明顯高于12月份,故A錯(cuò); 對(duì)于選項(xiàng)B,觀察折線圖的變化趨勢(shì)可知年接待游客量逐年增加,故B正確; 對(duì)于選項(xiàng)C,D,由圖可知顯然正確. 故選A.] 2.空氣質(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index,簡(jiǎn)稱AQI)是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù).空氣質(zhì)量按照AQI大小分為六級(jí):0~50為優(yōu);51~100為良;101~150為輕度污染;151~200為中度污染;201~300為重度污染;大于300為嚴(yán)重污染.一環(huán)保人士記錄去年某地某月10天的AQI的莖葉圖如圖2-3-4.利用該樣本估計(jì)該地本月空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良(AQI≤100)的天數(shù)(按這個(gè)月總共30天計(jì)算)為 ( ) 圖
9、2-3-4 A.15 B.18 C.20 D.24 B [從莖葉圖中可以發(fā)現(xiàn)該樣本中空氣質(zhì)量?jī)?yōu)的天數(shù)為2,空氣質(zhì)量良的天數(shù)為4,故該樣本中空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良的頻率為=,估計(jì)該地本月空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良的頻率為,從而估計(jì)該地本月空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良的天數(shù)為30×=18.選B.] 3.(2018·昆明模擬)工廠生產(chǎn)的A、B、C三種不同型號(hào)的產(chǎn)品數(shù)量之比依次為2∶3∶5,為研究這三種產(chǎn)品的質(zhì)量,現(xiàn)用分層抽樣的方法從該工廠生產(chǎn)的A、B、C三種產(chǎn)品中抽出樣本容量為n的樣本,若樣本中A型產(chǎn)品有16件,則n的值為________. 80 [由已知得n×=16,解得n=80.] 題型2 變量的相關(guān)性(回歸分析
10、)、獨(dú)立性檢驗(yàn) ■核心知識(shí)儲(chǔ)備· 1.變量的相關(guān)性 (1)正相關(guān):在散點(diǎn)圖中,點(diǎn)散布在從左下角到右上角的區(qū)域. (2)負(fù)相關(guān):在散點(diǎn)圖中,點(diǎn)散布在從左上角到右下角的區(qū)域. (3)相關(guān)系數(shù)r:當(dāng)r>0時(shí),兩變量正相關(guān);當(dāng)r<0時(shí),兩變量負(fù)相關(guān);當(dāng)|r|≤1且|r|越接近于1,相關(guān)程度越高,當(dāng)|r|≤1且|r|越接近于0,相關(guān)程度越低. 2.線性回歸方程 方程=x+稱為線性回歸方程,其中=,=,回歸直線恒過樣本點(diǎn)的中心(,). 3.獨(dú)立性檢驗(yàn)的步驟 (1)根據(jù)實(shí)際問題的需要確定容許推斷“兩個(gè)分類變量有關(guān)系”犯錯(cuò)誤概率的上界α,然后查臨界值表確定臨界值k0. (2)利用公式K2=
11、計(jì)算隨機(jī)變量K2的觀測(cè)值k. (3)如果k≥k0,就推斷“X與Y有關(guān)系”,這種推斷犯錯(cuò)誤的概率不超過α;否則,就認(rèn)為在犯錯(cuò)誤的概率不超過α的前提下不能推斷“X與Y有關(guān)系”,或者在樣本數(shù)據(jù)中沒有發(fā)現(xiàn)足夠證據(jù)支持結(jié)論“X與Y有關(guān)系”. ■高考考法示例· ?角度一 回歸分析 【例2-1】 (2015·全國卷Ⅰ)某公司為確定下一年度投入某種產(chǎn)品的宣傳費(fèi),需了解年宣傳費(fèi)x(單位:千元)對(duì)年銷售量y(單位:t)和年利潤(rùn)z(單位:千元)的影響.對(duì)近8年的年宣傳費(fèi)xi和年銷售量yi(i=1,2,…,8)數(shù)據(jù)作了初步處理,得到下面的散點(diǎn)圖2-3-5及一些統(tǒng)計(jì)量的值. 圖2-3-5 (1)根據(jù)
12、散點(diǎn)圖判斷,y=a+bx與y=c+d哪一個(gè)適宜作為年銷售量y關(guān)于年宣傳費(fèi)x的回歸方程類型?(給出判斷即可,不必說明理由) (2)根據(jù)(1)的判斷結(jié)果及表中數(shù)據(jù),建立y關(guān)于x的回歸方程; (3)已知這種產(chǎn)品的年利潤(rùn)z與x,y的關(guān)系為z=0.2y-x.根據(jù)(2)的結(jié)果回答下列問題: ①年宣傳費(fèi)x=49時(shí),年銷售量及年利潤(rùn)的預(yù)報(bào)值是多少? ②年宣傳費(fèi)x為何值時(shí),年利潤(rùn)的預(yù)報(bào)值最大? 附:對(duì)于一組數(shù)據(jù)(u1,v1),(u2,v2),…,(un,vn),其回歸直線v=α+βu的斜率和截距的最小二乘估計(jì)分別為= [解] (1)由散點(diǎn)圖可以判斷,y=c+d適宜作為年銷售量y關(guān)于年宣傳費(fèi)x的回歸
13、方程類型. (2)令w=,先建立y關(guān)于w的線性回歸方程. 由于===68, =- =563-68×6.8=100.6, 所以y關(guān)于w的線性回歸方程為=100.6+68w, 因此y關(guān)于x的回歸方程為=100.6+68. (3)①由(2)知,當(dāng)x=49時(shí), 年銷售量y的預(yù)報(bào)值=100.6+68=576.6, 年利潤(rùn)z的預(yù)報(bào)值=576.6×0.2-49=66.32. ②根據(jù)(2)的結(jié)果知,年利潤(rùn)z的預(yù)報(bào)值 =0.2(100.6+68)-x=-x+13.6+20.12. 所以當(dāng)==6.8,即x=46.24時(shí),取得最大值. 故年宣傳費(fèi)為46.24千元時(shí),年利潤(rùn)的預(yù)報(bào)值最大.
14、 ?角度二 獨(dú)立性檢驗(yàn) 【例2-2】 (2018·全國卷Ⅲ)某工廠為提高生產(chǎn)效率,開展技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng),提出了完成某項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)的兩種新的生產(chǎn)方式.為比較兩種生產(chǎn)方式的效率,選取40名工人,將他們隨機(jī)分成兩組,每組20人,第一組工人用第一種生產(chǎn)方式,第二組工人用第二種生產(chǎn)方式.根據(jù)工人完成生產(chǎn)任務(wù)的工作時(shí)間(單位:min)繪制了如下莖葉圖2-3-6: 圖2-3-6 (1)根據(jù)莖葉圖判斷哪種生產(chǎn)方式的效率更高?并說明理由; (2)求40名工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間的中位數(shù)m,并將完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間超過m和不超過m的工人數(shù)填入下面的列聯(lián)表: 超過m 不超過m 第一種生產(chǎn)方式
15、 第二種生產(chǎn)方式 (3)根據(jù)(2)中的列聯(lián)表,能否有99%的把握認(rèn)為兩種生產(chǎn)方式的效率有差異? 附:K2=, P(K2≥k) 0.050 0.010 0.001 k 3.841 6.635 10.828 [解] (1)第二種生產(chǎn)方式的效率更高. 理由如下: (ⅰ)由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人中,有75%的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間至少80分鐘,用第二種生產(chǎn)方式的工人中,有75%的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間至多79分鐘.因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高. (ⅱ)由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間的中位數(shù)為85.5分鐘,用第二種生產(chǎn)方式的
16、工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間的中位數(shù)為73.5分鐘.因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高. (ⅲ)由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)平均所需時(shí)間高于80分鐘;用第二種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)平均所需時(shí)間低于80分鐘.因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高. (ⅳ)由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間分布在莖8上的最多,關(guān)于莖8大致呈對(duì)稱分布;用第二種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間分布在莖7上的最多,關(guān)于莖7大致呈對(duì)稱分布.又用兩種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務(wù)所需時(shí)間分布的區(qū)間相同,故可以認(rèn)為用第二種生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)任務(wù)所需的時(shí)間比用第一種生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)任務(wù)所需的時(shí)間更少.
17、因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高. (以上給出了4種理由,答出其中任意一種或其他合理理由均可.) (2)由莖葉圖知m==80. 列聯(lián)表如下: 超過m 不超過m 第一種生產(chǎn)方式 15 5 第二種生產(chǎn)方式 5 15 (3)由于K2==10>6.635,所以有99%的把握認(rèn)為兩種生產(chǎn)方式的效率有差異. [方法歸納] 求線性回歸方程的步驟: ■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練· 1.某品牌2019款汽車即將上市,為了對(duì)這款汽車進(jìn)行合理定價(jià),某公司在某市五家4S店分別進(jìn)行了兩天試銷售,得到如下數(shù)據(jù): (1)分別以五家4S店的平均單價(jià)與平均銷量為散點(diǎn),求出單價(jià)與銷量的回歸直線方程=x+
18、; (2)在大量投入市場(chǎng)后,銷量與單價(jià)仍服從(1)中的關(guān)系,且該款汽車的成本為12萬元/輛,為使該款汽車獲得最大利潤(rùn),則該款汽車的單價(jià)約為多少萬元(保留一位小數(shù))? 附: [解] (1)五家4S店的平均單價(jià)和平均銷量分別為(18.3,83),(18.5,80),(18.7,74),(18.4,80),(18.6,78), ∴==18.5, ==79, ∴= ==-20. ∴=-=79-(-20)×18.5=79+370=449, ∴=-20x+449. (2)設(shè)該款汽車的單價(jià)應(yīng)為x萬元, 則利潤(rùn)f(x)=(x-12)(-20x+449)=-20x2+689x-5 388
19、, f′(x)=-40x+689,令-40x+689=0,解得x≈17.2, 故當(dāng)x≈17.2時(shí),f(x)取得最大值. ∴要使該款汽車獲得最大利潤(rùn),該款汽車的單價(jià)約為17.2萬元. 2.(2018·鄭州模擬)人機(jī)大戰(zhàn)也引發(fā)全民對(duì)圍棋的關(guān)注,某學(xué)校社團(tuán)為調(diào)查學(xué)生學(xué)習(xí)圍棋的情況,隨機(jī)抽取了100名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查.根據(jù)調(diào)查結(jié)果繪制的學(xué)生日均學(xué)習(xí)圍棋時(shí)間的頻率分布直方圖如圖2-3-7所示,將日均學(xué)習(xí)圍棋時(shí)間不低于40分鐘的學(xué)生稱為“圍棋迷”. 圖2-3-7 根據(jù)已知條件完成下面的列聯(lián)表,并據(jù)此資料判斷是否有95%的把握認(rèn)為“圍棋迷”與性別有關(guān)? 非圍棋迷 圍棋迷 合計(jì) 男
20、 女 10 55 合計(jì) 附:K2=,其中n=a+b+c+d. P(K2≥k0) 0.05 0.01 k0 3.841 6.635 [解] 由頻率分布直方圖可知,在抽取的100人中,“圍棋迷”有25人,從而2×2列聯(lián)表如下: 非圍棋迷 圍棋迷 合計(jì) 男 30 15 45 女 45 10 55 合計(jì) 75 25 100 將2×2列聯(lián)表中的數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算,得 K2= = =≈3.030, 因?yàn)?.030<3.841,所以沒有95%的把握認(rèn)為“圍棋迷”與性別有關(guān). 題型3 概率與統(tǒng)計(jì)的綜合問題 概率考點(diǎn)是
21、近幾年高考的熱點(diǎn)之一,主要考查隨機(jī)事件的概率、古典概型、幾何概型等知識(shí),近幾年高考對(duì)概率的考查由單一型向知識(shí)交匯型轉(zhuǎn)化,且多為古典概型與莖葉圖、頻率分布直方圖、回歸分析、獨(dú)立性檢驗(yàn)等交匯考查. ■高考考法示例· 【例3】 (2016·全國卷Ⅰ)某公司計(jì)劃購買1臺(tái)機(jī)器,該種機(jī)器使用三年后即被淘汰.機(jī)器有一易損零件,在購進(jìn)機(jī)器時(shí),可以額外購買這種零件作為備件,每個(gè)200元.在機(jī)器使用期間,如果備件不足再購買,則每個(gè)500元.現(xiàn)需決策在購買機(jī)器時(shí)應(yīng)同時(shí)購買幾個(gè)易損零件,為此搜集并整理了100臺(tái)這種機(jī)器在三年使用期內(nèi)更換的易損零件數(shù),得下面柱狀圖: 圖2-3-8 記x表示1臺(tái)機(jī)器在三年
22、使用期內(nèi)需更換的易損零件數(shù),y表示1臺(tái)機(jī)器在購買易損零件上所需的費(fèi)用(單位:元),n表示購機(jī)的同時(shí)購買的易損零件數(shù). (1)若n=19,求y與x的函數(shù)解析式; (2)若要求“需更換的易損零件數(shù)不大于n”的頻率不小于0.5,求n的最小值; (3)假設(shè)這100臺(tái)機(jī)器在購機(jī)的同時(shí)每臺(tái)都購買19個(gè)易損零件,或每臺(tái)都購買20個(gè)易損零件,分別計(jì)算這100臺(tái)機(jī)器在購買易損零件上所需費(fèi)用的平均數(shù),以此作為決策依據(jù),購買1臺(tái)機(jī)器的同時(shí)應(yīng)購買19個(gè)還是20個(gè)易損零件? [思路點(diǎn)撥] (1)根據(jù)題意寫出分段函數(shù)的解析式. (2)→ (3)→→ [解] (1)當(dāng)x≤19時(shí),y=3 800; 當(dāng)x>19
23、時(shí),y=3 800+500(x-19)=500x-5 700, 所以y與x的函數(shù)解析式為 y=(x∈N). (2)由柱狀圖知,需更換的零件數(shù)不大于18的頻率為0.46,不大于19的頻率為0.7,故n的最小值為19. (3)若每臺(tái)機(jī)器在購機(jī)同時(shí)都購買19個(gè)易損零件,則這100臺(tái)機(jī)器中有70臺(tái)在購買易損零件上的費(fèi)用為3 800,20臺(tái)的費(fèi)用為4 300,10臺(tái)的費(fèi)用為4 800,因此這100臺(tái)機(jī)器在購買易損零件上所需費(fèi)用的平均數(shù)為(3 800×70+4 300×20+4 800×10)=4 000. 若每臺(tái)機(jī)器在購機(jī)同時(shí)都購買20個(gè)易損零件,則這100臺(tái)機(jī)器中有90臺(tái)在購買易損零件上的費(fèi)
24、用為4 000,10臺(tái)的費(fèi)用為4 500,因此這100臺(tái)機(jī)器在購買易損零件上所需費(fèi)用的平均數(shù)為(4 000×90+4 500×10)=4 050. 比較兩個(gè)平均數(shù)可知,購買1臺(tái)機(jī)器的同時(shí)應(yīng)購買19個(gè)易損零件. [方法歸納] 以實(shí)際問題為背景,以統(tǒng)計(jì)圖表為載體考查抽樣方法、數(shù)字特征、概率、分布列以及獨(dú)立性檢驗(yàn)等知識(shí)是高考??键c(diǎn).處理關(guān)鍵是仔細(xì)閱讀題目,準(zhǔn)確獲取信息,成功地將應(yīng)用問題轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計(jì)概率問題求解. (教師備選) (2018·長(zhǎng)春模擬)為了打好脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn),某貧困縣農(nóng)科院針對(duì)玉米種植情況進(jìn)行調(diào)研,力爭(zhēng)有效地改良玉米品種,為農(nóng)民提供技術(shù)支援.現(xiàn)對(duì)已選出的一組玉米的莖高進(jìn)行統(tǒng)計(jì),獲得莖
25、葉圖如圖2-3-9(單位:厘米),設(shè)莖高大于或等于180厘米的玉米為高莖玉米,否則為矮莖玉米. 圖2-3-9 (1)列出2×2列聯(lián)表,并判斷是否可以在犯錯(cuò)誤的概率不超過1%的前提下,認(rèn)為抗倒伏與玉米矮莖有關(guān)? (2)為了改良玉米品種,現(xiàn)采用分層抽樣的方法從抗倒伏的玉米中抽出5株,再從這5株玉米中選取2株進(jìn)行雜交試驗(yàn),則選取的植株均為矮莖的概率是多少? 附: P(K2≥k0) 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.005 0.001 k0 2.072 2.706 3.841 5.024 6.635 7.879 10.828
26、 [解] (1)根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得2×2列聯(lián)表如下: 抗倒伏 易倒伏 總計(jì) 矮莖 15 4 19 高莖 10 16 26 總計(jì) 25 20 45 所以K2=≈7.287>6.635,因此可以在犯錯(cuò)誤的概率不超過1%的前提下,認(rèn)為抗倒伏與玉米矮莖有關(guān). (2)按照分層抽樣的方法抽到的高莖玉米有2株,設(shè)為A,B,抽到的矮莖玉米有3株,設(shè)為a,b,c,從這5株玉米中取出2株的取法有AB,Aa,Ab,Ac,Ba,Bb,Bc,ab,ac,bc,共10種,其中均為矮莖的選取方法有ab,ac,bc,共3種,因此選取的植株均為矮莖的概率是. ■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練· (2018·
27、湘中名校聯(lián)考)某大學(xué)生在開學(xué)季準(zhǔn)備銷售一種文具盒進(jìn)行試創(chuàng)業(yè),在一個(gè)開學(xué)季內(nèi),每售出1盒該產(chǎn)品獲利潤(rùn)50元,未售出的產(chǎn)品,每盒虧損30元.根據(jù)歷史資料,得到開學(xué)季市場(chǎng)需求量的頻率分布直方圖,如圖2-3-10所示,該同學(xué)為這個(gè)開學(xué)季購進(jìn)了160盒該產(chǎn)品,以x(單位:盒,100≤x≤200)表示這個(gè)開學(xué)季內(nèi)的市場(chǎng)需求量,y(單位:元)表示這個(gè)開學(xué)季內(nèi)經(jīng)銷該產(chǎn)品的利潤(rùn). 圖2-3-10 (1)根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)這個(gè)開學(xué)季內(nèi)市場(chǎng)需求量x的眾數(shù)、平均數(shù)和中位數(shù); (2)將y表示為x的函數(shù); (3)根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)利潤(rùn)y不少于4 800元的概率. [解] (1)由頻率分布直方圖知,這
28、個(gè)開學(xué)季內(nèi)市場(chǎng)需求量x的眾數(shù)估計(jì)值是=150. 需求量為[100,120)的頻率為0.005×20=0.1, 需求量為[120,140)的頻率為0.01×20=0.2, 需求量為[140,160)的頻率為0.015×20=0.3, 需求量為[160,180)的頻率為0.012 5×20=0.25, 需求量為[180,200]的頻率為0.007 5×20=0.15. 則平均數(shù)=110×0.1+130×0.2+150×0.3+170×0.25+190×0.15=153. 根據(jù)頻率分布直方圖及中位數(shù)的概念,設(shè)這個(gè)開學(xué)季內(nèi)市場(chǎng)需求量x的中位數(shù)為140+a, 則(0.005 0+0.01
29、0 0)×20+0.015 0a=(0.012 5+0.007 5)×20+0.015 0(20-a),
解得a=.
所以中位數(shù)為140+=153.
(2)因?yàn)槊渴鄢?盒該產(chǎn)品獲利潤(rùn)50元,未售出的產(chǎn)品,每盒虧損30元,
所以當(dāng)100≤x≤160時(shí),y=50x-30×(160-x)=80x-4 800,
當(dāng)160 30、11是某旅游城市為向游客介紹本地的氣溫情況,繪制了一年中各月平均最高氣溫和平均最低氣溫的雷達(dá)圖.圖中A點(diǎn)表示十月的平均最高氣溫約為15 ℃,B點(diǎn)表示四月的平均最低氣溫約為5 ℃.下面敘述不正確的是( )
圖2-3-11
A.各月的平均最低氣溫都在0 ℃以上
B.七月的平均溫差比一月的平均溫差大
C.三月和十一月的平均最高氣溫基本相同
D.平均最高氣溫高于20 ℃的月份有5個(gè)
D [對(duì)于選項(xiàng)A,由圖易知各月的平均最低氣溫都在0 ℃以上,A正確;對(duì)于選項(xiàng)B,七月的平均最高氣溫點(diǎn)與平均最低氣溫點(diǎn)間的距離大于一月的平均最高氣溫點(diǎn)與平均最低氣溫點(diǎn)間的距離,所以七月的平均溫差比一月的平均 31、溫差大,B正確;對(duì)于選項(xiàng)C,三月和十一月的平均最高氣溫均為10 ℃,所以C正確;對(duì)于選項(xiàng)D,平均最高氣溫高于20 ℃的月份有七月、八月,共2個(gè)月份,故D錯(cuò)誤.]
2.(2018·全國卷Ⅰ)某地區(qū)經(jīng)過一年的新農(nóng)村建設(shè),農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入增加了一倍,實(shí)現(xiàn)翻番.為更好地了解該地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入變化情況,統(tǒng)計(jì)了該地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)前后農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入構(gòu)成比例,得到如下餅圖2-3-12:
圖2-3-12① 圖2-3-12②
則下面結(jié)論中不正確的是( )
A.新農(nóng)村建設(shè)后,種植收入減少
B.新農(nóng)村建設(shè)后,其他收入增加了一倍以上
C.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入增加了一倍
D.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng) 32、殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和超過了經(jīng)濟(jì)收入的一半
A [設(shè)新農(nóng)村建設(shè)前經(jīng)濟(jì)收入的總量為x,則新農(nóng)村建設(shè)后經(jīng)濟(jì)收入的總量為2x.
建設(shè)前種植收入為0.6x,建設(shè)后種植收入為0.74x,故A不正確;
建設(shè)前其他收入為0.04x,建設(shè)后其他收入為0.1x,故B正確;
建設(shè)前養(yǎng)殖收入為0.3x,建設(shè)后養(yǎng)殖收入為0.6x,故C正確;
建設(shè)后養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和占建設(shè)后經(jīng)濟(jì)收入總量的58%,故D正確.]
3.(2018·全國卷Ⅱ)如圖2-3-13是某地區(qū)2000年至2016年環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額y(單位:億元)的折線圖.
圖2-3-13
為了預(yù)測(cè)該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投 33、資額,建立了y與時(shí)間變量t的兩個(gè)線性回歸模型.根據(jù)2000年至2016年的數(shù)據(jù)(時(shí)間變量t的值依次為1,2,…,17)建立模型①:=-30.4+13.5t;根據(jù)2010年至2016年的數(shù)據(jù)(時(shí)間變量t的值依次為1,2,…,7)建立模型②:=99+17.5t.
(1)分別利用這兩個(gè)模型,求該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的預(yù)測(cè)值;
(2)你認(rèn)為用哪個(gè)模型得到的預(yù)測(cè)值更可靠?并說明理由.
[解] (1)利用模型①,該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的預(yù)測(cè)值為=-30.4+13.5×19=226.1(億元).
利用模型②,該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的預(yù)測(cè)值為
=99+17. 34、5×9=256.5(億元).
(2)利用模型②得到的預(yù)測(cè)值更可靠.
理由如下:
(i)從折線圖可以看出,2000年至2016年的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)沒有隨機(jī)散布在直線y=-30.4+13.5t上下,這說明利用2000年至2016年的數(shù)據(jù)建立的線性模型①不能很好地描述環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的趨勢(shì).2010年相對(duì)2009年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額有明顯增加,2010年至2016年的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于一條直線的附近,這說明從2010年開始環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的變化規(guī)律呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì),利用2010年至2016年的數(shù)據(jù)建立的線性模型=99+17.5t可以較好地描述2010年以后的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的變化趨勢(shì),因此利用 35、模型②得到的預(yù)測(cè)值更可靠.
(ⅱ)從計(jì)算結(jié)果看,相對(duì)于2016年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額220億元,由模型①得到的預(yù)測(cè)值226.1億元的增幅明顯偏低,而利用模型②得到的預(yù)測(cè)值的增幅比較合理,說明利用模型②得到的預(yù)測(cè)值更可靠.
(以上給出了2種理由,答出其中任意一種或其他合理理由均可.)
4.(2018·全國卷Ⅰ)某家庭記錄了未使用節(jié)水龍頭50天的日用水量數(shù)據(jù)(單位:m3)和使用了節(jié)水龍頭50天的日用水量數(shù)據(jù),得到頻數(shù)分布表如下:
未使用節(jié)水龍頭50天的日用水量頻數(shù)分布表
使用了節(jié)水龍頭50天的日用水量頻數(shù)分布表
(1)在如圖2-3-14中作出使用了節(jié)水龍頭50天的日用水量數(shù)據(jù)的 36、頻率分布直方圖;
圖2-3-14
(2)估計(jì)該家庭使用節(jié)水龍頭后,日用水量小于0.35 m3的概率;
(3)估計(jì)該家庭使用節(jié)水龍頭后,一年能節(jié)省多少水?(一年按365天計(jì)算,同一組中的數(shù)據(jù)以這組數(shù)據(jù)所在區(qū)間中點(diǎn)的值作代表.)
[解] (1)
(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù),該家庭使用節(jié)水龍頭后50天日用水量小于0.35 m3的頻率為0.2×0.1+1×0.1+2.6×0.1+2×0.05=0.48,
因此該家庭使用節(jié)水龍頭后,日用水量小于0.35 m3的概率的估計(jì)值為0.48.
(3)該家庭未使用節(jié)水龍頭50天日用水量的平均數(shù)為
1=×(0.05×1+0.15×3+0.25×2+0 37、.35×4+0.45×9+0.55×26+0.65×5)=0.48.
該家庭使用了節(jié)水龍頭后50天日用水量的平均數(shù)為
2=×(0.05×1+0.15×5+0.25×13+0.35×10+0.45×16+0.55×5)=0.35.
估計(jì)使用節(jié)水龍頭后,一年可節(jié)省水(0.48-0.35)×365=47.45(m3).
5.(2017·全國卷Ⅰ)為了監(jiān)控某種零件的一條生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程,檢驗(yàn)員每隔30 min從該生產(chǎn)線上隨機(jī)抽取一個(gè)零件,并測(cè)量其尺寸(單位:cm).下面是檢驗(yàn)員在一天內(nèi)依次抽取的16個(gè)零件的尺寸:
抽取次序
1
2
3
4
5
6
7
8
零件尺寸
9.9 38、5
10.12
9.96
9.96
10.01
9.92
9.98
10.04
抽取次序
9
10
11
12
13
14
15
16
零件尺寸
10.26
9.91
10.13
10.02
9.22
10.04
10.05
9.95
經(jīng)計(jì)算得=i=9.97,s==≈0.212,≈18.439, (xi-)(i-8.5)=-2.78,其中xi為抽取的第i個(gè)零件的尺寸,i=1,2,…,16.
(1)求(xi,i)(i=1,2,…,16)的相關(guān)系數(shù)r,并回答是否可以認(rèn)為這一天生產(chǎn)的零件尺寸不隨生產(chǎn)過程的進(jìn)行而系統(tǒng)地變大或變小(若|r|<0. 39、25,則可以認(rèn)為零件的尺寸不隨生產(chǎn)過程的進(jìn)行而系統(tǒng)地變大或變小).
(2)一天內(nèi)抽檢零件中,如果出現(xiàn)了尺寸在(-3s,+3s)之外的零件,就認(rèn)為這條生產(chǎn)線在這一天的生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)了異常情況,需對(duì)當(dāng)天的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查.
(i)從這一天抽檢的結(jié)果看,是否需對(duì)當(dāng)天的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查?
(ⅱ)在(-3s,+3s)之外的數(shù)據(jù)稱為離群值,試剔除離群值,估計(jì)這條生產(chǎn)線當(dāng)天生產(chǎn)的零件尺寸的均值與標(biāo)準(zhǔn)差.(精確到0.01)
附:樣本(xi,yi)(i=1,2,…,n)的相關(guān)系數(shù)r=,≈0.09.
[解] (1)由樣本數(shù)據(jù)得(xi,i)(i=1,2,…,16)的相關(guān)系數(shù)
r=≈≈-0.18.
由 40、于|r|<0.25,因此可以認(rèn)為這一天生產(chǎn)的零件尺寸不隨生產(chǎn)過程的進(jìn)行而系統(tǒng)地變大或變?。?
(2)(i)由于=9.97,s≈0.212,因此由樣本數(shù)據(jù)可以看出抽取的第13個(gè)零件的尺寸在(-3s,+3s)以外,因此需對(duì)當(dāng)天的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查.
(ⅱ)剔除離群值,即第13個(gè)數(shù)據(jù),剩下數(shù)據(jù)的平均數(shù)為
(16×9.97-9.22)=10.02,
這條生產(chǎn)線當(dāng)天生產(chǎn)的零件尺寸的均值的估計(jì)值為10.02.
≈16×0.2122+16×9.972≈1 591.134,
剔除第13個(gè)數(shù)據(jù),剩下數(shù)據(jù)的樣本方差為
(1 591.134-9.222-15×10.022)≈0.008,
這條生產(chǎn)線當(dāng)天 41、生產(chǎn)的零件尺寸的標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值為≈0.09.
一、概率與統(tǒng)計(jì)中的數(shù)學(xué)文化
【例1】 (1)分層抽樣是先將總體分成互不交叉的層,然后按照一定的比例,從各層獨(dú)立地抽取一定數(shù)量的個(gè)體,組成一個(gè)樣本的抽樣方法.在《九章算術(shù)》第三章“衰分”中有如下問題:“今有甲持錢五百六十,乙持錢三百五十,丙持錢一百八十,凡三人俱出關(guān),關(guān)稅百錢.欲以錢多少衰出之,問各幾何?”其譯文為:今有甲持560錢,乙持350錢,丙持180錢,甲、乙、丙三人一起出關(guān),關(guān)稅共100錢,要按照各人帶錢多少的比例進(jìn)行交稅,問三人應(yīng)各付多少稅額?則下列說法錯(cuò)誤的有( )
①甲應(yīng)付51錢;②乙應(yīng)付32錢;
③丙應(yīng)付16錢;④ 42、三者中甲付的錢最多,丙付的錢最少.
A.0個(gè) B.1個(gè) C.2個(gè) D.3個(gè)
(2)《九章算術(shù)》“勾股”章有一道“引葭赴岸”的問題:“今有池方一丈,葭生其中央,出水一尺.引葭赴岸,適與岸齊.問水深、葭長(zhǎng)各幾何?”其意思是:有一水池一丈見方,池中生有一株類似蘆葦?shù)闹参?,露出水面一尺,若把它引向岸邊,正好與岸邊齊(如圖1所示),問水有多深,該植物有多長(zhǎng)?其中一丈為十尺.若從該葭上隨機(jī)取一點(diǎn),則該點(diǎn)取自水下的概率為( )
圖1
A. B. C. D.
[思路點(diǎn)撥] (1)先根據(jù)題意抓住古代數(shù)學(xué)問題的核心“欲以錢多少衰出之”——“要按照各人帶錢多少的比例 43、進(jìn)行交稅”,顯然這是一個(gè)分層抽樣問題,然后求出抽樣比,則每人應(yīng)付的稅額等于各自持有的錢數(shù)與抽樣比的乘積,最后逐個(gè)判斷即可.
(2)先根據(jù)題意判斷所求事件的概型屬性——連續(xù)型,且與葭的長(zhǎng)度相關(guān),故所求事件的概型為與長(zhǎng)度相關(guān)的幾何概型;再根據(jù)已知條件列方程求出水深和葭長(zhǎng),代入幾何概型的概率計(jì)算公式求解即可.
[解析] (1)依題意知,抽樣比為=.
由分層抽樣知識(shí)可知,甲應(yīng)付×560=51(錢),故①正確;
乙應(yīng)付×350=32(錢),故②不正確;
丙應(yīng)付×180=16(錢),故③正確;
顯然51>32>16,則三者中甲付的錢最多,丙付的錢最少,故④正確.
綜上,只有②不正確,故選B. 44、
(2)根據(jù)題意標(biāo)出相應(yīng)數(shù)據(jù),如圖所示.設(shè)水深為x尺,則由題意知葭長(zhǎng)(x+1)尺,故由勾股定理得(x+1)2=x2+52,解得x=12,即水深12尺.
所以葭長(zhǎng)13尺.
而所求事件的概型為與長(zhǎng)度相關(guān)的幾何概型,故所求概率P=,故選B.
[答案] (1)B (2)B
[體會(huì)領(lǐng)悟] 本例題中兩個(gè)小題以《九章算術(shù)》中的問題為背景考查分層抽樣和幾何概型,題目注重對(duì)古代數(shù)學(xué)文化知識(shí)的挖掘,以能力立意為主,考查了考生的數(shù)據(jù)分析、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運(yùn)算三大核心素養(yǎng)和數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),體現(xiàn)了《考試大綱》對(duì)考生的基本要求.
二、概率與統(tǒng)計(jì)和其它知識(shí)交匯創(chuàng)新
?預(yù)測(cè)1:概率與其它知識(shí)的交匯
【例2】 45、在[-5,5]上隨機(jī)取一個(gè)實(shí)數(shù)t,則事件“直線l:x-y+t=0與曲線C:x2+y2-2x-3=0有公共點(diǎn)”發(fā)生的概率為( )
A. B. C. D.
[思路點(diǎn)撥] 首先明確所求事件的概型屬性——連續(xù)型,所求事件的概型屬于與長(zhǎng)度相關(guān)的幾何概型;然后確定曲線的屬性——圓;再根據(jù)“直線l和曲線C有公共點(diǎn)”這一條件求出實(shí)數(shù)t的取值范圍;最后分別求出兩個(gè)區(qū)間的長(zhǎng)度,代入幾何概型的概率計(jì)算公式求解.
[解析] 法一:(代數(shù)法)由直線l的方程得y=(x+t),
代入曲線C的方程得x2+2-2x-3=0,
整理得4x2+(2t-6)x+(t2-9)=0.
由題意,直線l 46、和曲線C有公共點(diǎn),所以Δ=(2t-6)2-4×4×(t2-9)≥0,
整理得t2+2t-15≤0,即(t+5)(t-3)≤0,解得-5≤t≤3.
所以所求事件的概率P==,故選C.
法二:(幾何法)曲線C的方程可轉(zhuǎn)化為(x-1)2+y2=4,故曲線C為以C(1,0)為圓心,2為半徑的圓.
由“直線l:x-y+t=0與曲線C:x2+y2-2x-3=0有公共點(diǎn)”可得圓心C到直線l的距離不大于圓的半徑,
即≤2,解得-5≤t≤3.
所以所求事件的概率P==,故選C.
[答案] C
?預(yù)測(cè)2:創(chuàng)新命題情景中的概率與統(tǒng)計(jì)
【例3】 某市創(chuàng)業(yè)園區(qū)新引進(jìn)一家生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品的公司,已知該公 47、司每售出1件某環(huán)保產(chǎn)品得到的利潤(rùn)為3 000元,未售出的產(chǎn)品每件虧損1 000元.根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,該種環(huán)保產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量的頻率分布直方圖如圖2所示,其中a,b,c成等差數(shù)列,a,b,a+c成等比數(shù)列.已知該產(chǎn)品的月產(chǎn)量為160件,用x(單位:個(gè),100≤x≤200)表示該市一月內(nèi)的市場(chǎng)需求量,y(單位:元)表示該公司生產(chǎn)該產(chǎn)品的月利潤(rùn).
圖2
(1)求a,b,c的值;
(2)將y表示為x的函數(shù);
(3)根據(jù)頻率分布直方圖估計(jì)月利潤(rùn)y不少于40萬元的概率.
[解] (1)由頻率分布直方圖可得,組距為20.
所以(a+0.007 5+b+0.012 5+c)×20=1,所以a+b+ 48、c=0.030 0.
因?yàn)閍,b,c成等差數(shù)列,所以a+c=2b.
由解得b=0.010 0.
又a,b,a+c成等比數(shù)列,即a,b,2b成等比數(shù)列,
所以公比q=2,故a===0.005 0.
故c=2b-a=2×0.010 0-0.005 0=0.015 0.
(2)因?yàn)楣久渴鄢?件該產(chǎn)品獲利3 000元,未售出的產(chǎn)品每件虧損1 000元,
所以當(dāng)x∈[100,160]時(shí),y=3 000x-1 000×(160-x)=4 000x-160 000;
當(dāng)x∈(160,200]時(shí),y=160×3 000=480 000.
所以y=
(3)由月利潤(rùn)不少于40萬元,得4 00 49、0x-160 000≥400 000,所以x≥140.
由頻率分布直方圖知x<140的頻率為(0.005 0+0.010 0)×20=0.3,
所以x≥140的頻率為1-0.3=0.7,即月利潤(rùn)不少于40萬元的概率為0.7.
[體會(huì)領(lǐng)悟] 解決概率與統(tǒng)計(jì)和其它知識(shí)的交匯問題,可利用數(shù)形結(jié)合思想,函數(shù)與方程思想以及轉(zhuǎn)化與化歸思想.
三、規(guī)范答題——概率與統(tǒng)計(jì)
[滿分心得] (1)寫全得分步驟:對(duì)于解題過程中是得分點(diǎn)的步驟,有則給分,無則沒分,所以對(duì)于得分點(diǎn)步驟一定要寫全.如第(1)問中,寫出當(dāng)且僅當(dāng)最高氣溫低于25 ℃得分,第(2)問中若最高氣溫不低于25℃,若最高氣溫位于區(qū)間[20,25),若最高氣溫低于20 ℃才能得滿分.
(2)寫明得分關(guān)鍵:對(duì)于解題過程中的關(guān)鍵點(diǎn),有則給分,無則沒分,所以在答題時(shí)一定要寫清得分關(guān)鍵點(diǎn),如第(1)問應(yīng)寫明頻率為=0.6,第(2)問應(yīng)寫出Y的所有可能值為900,300,-100.
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