高三數(shù)學(xué)北師大版理一輪教師用書:第10章 第4節(jié) 變量間的相關(guān)關(guān)系、統(tǒng)計(jì)案例 Word版含解析
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1、 第四節(jié) 變量間的相關(guān)關(guān)系、統(tǒng)計(jì)案例 [最新考綱] 1.會(huì)做兩個(gè)有關(guān)聯(lián)變量的數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖,并利用散點(diǎn)圖認(rèn)識(shí)變量間的相關(guān)關(guān)系.2.了解最小二乘法的思想,能根據(jù)給出的線性回歸方程系數(shù)公式建立線性回歸方程(線性回歸系數(shù)公式不要求記憶).3.了解回歸分析的基本思想、方法及其簡單應(yīng)用.4.了解獨(dú)立性檢驗(yàn)(只要求2×2列聯(lián)表)的思想、方法及其初步應(yīng)用. 1.相關(guān)性 (1)線性相關(guān) 若兩個(gè)變量x和y的散點(diǎn)圖中,所有點(diǎn)看上去都在一條直線附近波動(dòng),則稱變量間是線性相關(guān)的. (2)非線性相關(guān) 若所有點(diǎn)看上去都在某條曲線(不是一條直線)附近波動(dòng),則稱此相關(guān)為非線性相關(guān)的. (3)不相關(guān) 如
2、果所有的點(diǎn)在散點(diǎn)圖中沒有顯示任何關(guān)系,則稱變量間是不相關(guān)的. 2.最小二乘估計(jì) (1)最小二乘法 如果有n個(gè)點(diǎn)(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)可以用下面的表達(dá)式來刻畫這些點(diǎn)與直線y=a+bx的接近程度:[y1-(a+bx1)]2+[y2-(a+bx2)]2+…+[yn-(a+bxn)]2. 使得上式達(dá)到最小值的直線y=a+bx就是我們所要求的直線,這種方法稱為最小二乘法. (2)線性回歸方程 方程y=bx+a是兩個(gè)具有線性相關(guān)關(guān)系的變量的一組數(shù)據(jù)(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)的線性回歸方程,其中a,b是待定參數(shù). 3.回歸分析 (1)定
3、義:對(duì)具有相關(guān)關(guān)系的兩個(gè)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一種常用方法. (2)樣本點(diǎn)的中心 對(duì)于一組具有線性相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)中,(,)稱為樣本點(diǎn)的中心. (3)相關(guān)系數(shù)r ①r=; ②當(dāng)r>0時(shí),稱兩個(gè)變量正相關(guān). 當(dāng)r<0時(shí),稱兩個(gè)變量負(fù)相關(guān). 當(dāng)r=0時(shí),稱兩個(gè)變量線性不相關(guān). 4.獨(dú)立性檢驗(yàn) 若一個(gè)2×2列聯(lián)表為: B A B1 B2 總計(jì) A1 a b a+b A2 c d c+d 總計(jì) a+c b+d n=a+b+c+d 則統(tǒng)計(jì)量χ2為: χ2=. (1)當(dāng)χ2≤2.706時(shí),可以認(rèn)
4、為變量A,B是沒有關(guān)聯(lián)的; (2)當(dāng)χ2>2.706時(shí),有90%的把握判定變量A,B有關(guān)聯(lián); (3)當(dāng)χ2>3.841時(shí),有95%的把握判定變量A,B有關(guān)聯(lián); (4)當(dāng)χ2>6.635時(shí),有99%的把握判定變量A,B有關(guān)聯(lián). 1.回歸直線必過樣本點(diǎn)的中心(,). 2.當(dāng)兩個(gè)變量的相關(guān)系數(shù)|r|=1時(shí),兩個(gè)變量呈函數(shù)關(guān)系. 一、思考辨析(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”) (1)“名師出高徒”可以解釋為教師的教學(xué)水平與學(xué)生的水平成正相關(guān)關(guān)系.( ) (2)通過回歸直線方程=x+可以估計(jì)預(yù)報(bào)變量的取值和變化趨勢(shì).( ) (3)因?yàn)橛扇魏我唤M觀測(cè)值都可以求得一個(gè)線性回歸方
5、程,所以沒有必要進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn).( ) (4)事件X,Y關(guān)系越密切,則由觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的χ2的觀測(cè)值越大.( ) [答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√ 二、教材改編 1.已知變量x與y正相關(guān),且由觀測(cè)數(shù)據(jù)算得樣本平均數(shù)=3,=3.5,則由該觀測(cè)數(shù)據(jù)算得的線性回歸方程可能是( ) A.y=0.4x+2.3 B.y=2x-2.4 C.y=-2x+9.5 D.y=-0.3x+4.4 A [因?yàn)樽兞縳和y正相關(guān),排除選項(xiàng)C,D.又樣本中心(3,3.5) 在回歸直線上,排除B,選項(xiàng)A滿足.] 2.下面是2×2列聯(lián)表: y1 y2 總計(jì) x1 a 21
6、 73 x2 22 25 47 總計(jì) b 46 120 則表中a,b的值分別為( ) A.94,72 B.52,50 C.52,74 D.74,52 C [∵a+21=73,∴a=52.又a+22=b,∴b=74.] 3.為了判斷高中三年級(jí)學(xué)生是否選修文科與性別的關(guān)系,現(xiàn)隨機(jī)抽取50名學(xué)生,得到如下2×2列聯(lián)表: 理科 文科 男 13 10 女 7 20 已知P(χ2≥3.841)≈0.05,P(χ2≥5.024)≈0.025. 根據(jù)表中數(shù)據(jù),得到χ2的觀測(cè)值k=≈4.844.則認(rèn)為選修文科與性別有關(guān)系出錯(cuò)的可能性約為______.
7、 5% [χ2的觀測(cè)值k≈4.844,這表明小概率事件發(fā)生.根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)的基本原理,應(yīng)該斷定“是否選修文科與性別之間有關(guān)系”成立,并且這種判斷出錯(cuò)的可能性約為5%.] 4.某同學(xué)家里開了一個(gè)小賣部,為了研究氣溫對(duì)某種冷飲銷售量的影響,他收集了一段時(shí)間內(nèi)這種冷飲每天的銷售量y(杯)與當(dāng)天最高氣溫x(℃)的有關(guān)數(shù)據(jù),通過描繪散點(diǎn)圖,發(fā)現(xiàn)y和x呈線性相關(guān)關(guān)系,并求得其回歸方程=2x+60.如果氣象預(yù)報(bào)某天的最高氣溫為34 ℃,則可以預(yù)測(cè)該天這種飲料的銷售量為__________杯. 128 [由題意x=34時(shí),該小賣部大約能賣出熱飲的杯數(shù)=2×34+60=128杯.] 考點(diǎn)1 相關(guān)關(guān)系的
8、判斷 判定兩個(gè)變量正、負(fù)相關(guān)的方法 (1)畫散點(diǎn)圖:點(diǎn)的分布從左下角到右上角,兩個(gè)變量正相關(guān);點(diǎn)的分布從左上角到右下角,兩個(gè)變量負(fù)相關(guān). (2)相關(guān)系數(shù):r>0時(shí),正相關(guān);r<0時(shí),負(fù)相關(guān). (3)線性回歸直線方程中:>0時(shí),正相關(guān);<0時(shí),負(fù)相關(guān). 1.已知變量x和y近似滿足關(guān)系式y(tǒng)=-0.1x+1,變量y與z正相關(guān).下列結(jié)論中正確的是( ) A.x與y正相關(guān),x與z負(fù)相關(guān) B.x與y正相關(guān),x與z正相關(guān) C.x與y負(fù)相關(guān),x與z負(fù)相關(guān) D.x與y負(fù)相關(guān),x與z正相關(guān) C [由y=-0.1x+1,知x與y負(fù)相關(guān),即y隨x的增大而減小,又y與z正相關(guān),所以z隨y的增大
9、而增大,減小而減小,所以z隨x的增大而減小,x與z負(fù)相關(guān).] 2.對(duì)四組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),獲得如圖所示的散點(diǎn)圖,關(guān)于其相關(guān)系數(shù)的比較,正確的是( ) A.r2<r4<0<r3<r1 B.r4<r2<0<r1<r3 C.r4<r2<0<r3<r1 D.r2<r4<0<r1<r3 A [由相關(guān)系數(shù)的定義以及散點(diǎn)圖可知r2<r4<0<r3<r1.] 3.在一組樣本數(shù)據(jù)(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)(n≥2,x1,x2,…,xn不全相等)的散點(diǎn)圖中,若所有樣本點(diǎn)(xi,yi)(i=1,2,…,n)都在直線y=-3x+1上,則這組樣本數(shù)據(jù)的樣本相關(guān)系數(shù)為( ) A
10、.-3 B.0 C.-1 D.1 C [在一組樣本數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖中,所有樣本點(diǎn)(xi,yi)(i=1,2,…,n)都在直線y=-3x+1上,所以b=-3<0,即這組樣本數(shù)據(jù)的兩個(gè)變量負(fù)相關(guān),且相關(guān)系數(shù)為-1.故選C.] 4.x和y的散點(diǎn)圖如圖所示,則下列說法中所有正確命題的序號(hào)為________. ①x,y是負(fù)相關(guān)關(guān)系; ②在該相關(guān)關(guān)系中,若用y=c1ec2x擬合時(shí)的相關(guān)系數(shù)為r1,用=x+擬合時(shí)的相關(guān)指數(shù)為r2,則|r1|>|r2|; ③x,y之間不能建立線性回歸方程. ①② [在散點(diǎn)圖中,點(diǎn)散布在從左上角到右下角的區(qū)域,因此x,y是負(fù)相關(guān)關(guān)系,故①正確;由散點(diǎn)圖知
11、用y=c1ec2x擬合比用=x+擬合效果要好,則|r1|>|r2|,故②正確;x,y之間可以建立線性回歸方程,但擬合效果不好,故③錯(cuò)誤.] 相關(guān)關(guān)系的直觀判斷方法就是作出散點(diǎn)圖,若散點(diǎn)圖呈帶狀且區(qū)域較窄,說明兩個(gè)變量有一定的線性相關(guān)性,若呈曲線型也是有相關(guān)性,若呈圖形區(qū)域且分布較亂則不具有相關(guān)性. 考點(diǎn)2 回歸分析 線性回歸分析 求線性回歸直線方程的步驟 (1)用散點(diǎn)圖或進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)判斷兩個(gè)變量是否具有線性相關(guān)關(guān)系; (2)利用公式==, =-求得回歸系數(shù); (3)寫出回歸直線方程. 如圖是某企業(yè)2012年至2018年的污水凈化量(單位:噸)的折線圖. 注:年份
12、代碼1~7分別對(duì)應(yīng)年份2012~2018. (1)由折線圖看出,可用線性回歸模型擬合y和t的關(guān)系,請(qǐng)用相關(guān)系數(shù)加以說明; (2)建立y關(guān)于t的回歸方程,預(yù)測(cè)2021年該企業(yè)的污水凈化量; (3)請(qǐng)用數(shù)據(jù)說明回歸方程預(yù)報(bào)的效果. 參考數(shù)據(jù):=54, (ti-)(yi-)=21, ≈3.74, (yi-i)2=. 參考公式:相關(guān)系數(shù)r=, 線性回歸方程=+t, =,=-. 反映回歸效果的公式為:R2=1-, 其中R2越接近于1,表示回歸的效果越好. [解] (1)由折線圖中的數(shù)據(jù)得, =4, (ti-)2=28, (yi-)2=18, 所以r=≈0.935. 因?yàn)閥
13、與t的相關(guān)系數(shù)近似為0.935,說明y與t的線性相關(guān)程度相當(dāng)大,所以可以用線性回歸模型擬合y與t的關(guān)系. (2)因?yàn)椋?4,===, 所以=-=54-×4=51, 所以y關(guān)于t的線性回歸方程為=t+=t+51. 將2021年對(duì)應(yīng)的t=10代入得=×10+51=58.5, 所以預(yù)測(cè)2021年該企業(yè)污水凈化量約為58.5噸. (3)因?yàn)镽2=1-=1-×=1-==0.875, 所以“污水凈化量的差異”有87.5%是由年份引起的,這說明回歸方程預(yù)報(bào)的效果是良好的. 在線性回歸分析中,只需利用公式求出回歸直線方程并利用其進(jìn)行預(yù)測(cè)即可(注意回歸直線過樣本點(diǎn)的中心(,)),利用回歸方程進(jìn)
14、行預(yù)測(cè),常把線性回歸方程看作一次函數(shù),求函數(shù)值. [教師備選例題] 某地隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,居民收入逐年增長,下表是該地一建設(shè)銀行連續(xù)五年的儲(chǔ)蓄存款(年底余額),如下表1: 年份x 2013 2014 2015 2016 2017 儲(chǔ)蓄存款y(千億元) 5 6 7 8 10 表1 為了研究計(jì)算的方便,工作人員將上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,t=x-2 012,z=y(tǒng)-5得到下表2: 時(shí)間代號(hào)t 1 2 3 4 5 z 0 1 2 3 5 表2 (1)求z關(guān)于t的線性回歸方程; (2)通過(1)中的方程,求出y關(guān)于x的回歸方程; (3)用所
15、求回歸方程預(yù)測(cè)到2022年年底,該地儲(chǔ)蓄存款額可達(dá)多少? (附:對(duì)于線性回歸方程=x+, 其中=,=-) [解] (1)=3,=2.2,tizi=45,t=55, ==1.2, =-=2.2-3×1.2=-1.4,所以=1.2t-1.4. (2)將t=x-2 012,z=y(tǒng)-5,代入=1.2t-1.4, 得y-5=1.2(x-2 012)-1.4,即=1.2x-2 410.8. (3)因?yàn)椋?.2×2 022-2 410.8=15.6,所以預(yù)測(cè)到2022年年底,該地儲(chǔ)蓄存款額可達(dá)15.6千億元. 1.(2017·山東高考)為了研究某班學(xué)生的腳長x(單位:厘米)和身高y(單位
16、:厘米)的關(guān)系,從該班隨機(jī)抽取10名學(xué)生,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖可以看出y與x之間有線性相關(guān)關(guān)系.設(shè)其回歸直線方程為=x+.已知xi=225,yi=1 600,=4.該班某學(xué)生的腳長為24,據(jù)此估計(jì)其身高為( ) A.160 B.163 C.166 D.170 C [∵xi=225,∴=xi=22.5. ∵yi=1 600,∴=y(tǒng)i=160. 又=4,∴=-=160-4×22.5=70. ∴回歸直線方程為=4x+70. 將x=24代入上式得=4×24+70=166.故選C.] 2.某產(chǎn)品的廣告費(fèi)用x萬元與銷售額y萬元的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表: 廣告費(fèi)用x(萬元) 2 3
17、 4 5 銷售額y(萬元) 26 m 49 54 根據(jù)上表可得回歸方程=9x+10.5,則m的值為( ) A.36 B.37 C.38 D.39 D [由回歸方程的性質(zhì),線性回歸方程過樣本點(diǎn)的中心,則=×9+10.5, 解得m=39.故選D.] 可線性化的回歸方程 可線性化的回歸方程的求法 (1)根據(jù)原始數(shù)據(jù)作出散點(diǎn)圖. (2)根據(jù)散點(diǎn)圖,選擇恰當(dāng)?shù)臄M合函數(shù). (3)作恰當(dāng)變換,將其轉(zhuǎn)化成線性函數(shù),求線性回歸方程. (4)在(3)的基礎(chǔ)上通過相應(yīng)變換,即可得可線性化的回歸方程. 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
18、元)對(duì)年銷售量y(單位:t)和年利潤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)圖及一些統(tǒng)計(jì)量的值. (xi-)2 (wi-)2 (xi-)(yi-) (wi-)· (yi-) 46.6 563 6.8 289.8 1.6 1 469 108.8 表中wi=,w]=wi. (1)根據(jù)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
19、)已知這種產(chǎn)品的年利潤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),年銷售量及年利潤的預(yù)報(bào)值是多少? ②年宣傳費(fèi)x為何值時(shí),年利潤的預(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=+u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
20、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),年利潤的預(yù)報(bào)值最大. 對(duì)于非線性回歸分析問題,應(yīng)先進(jìn)行變量代換,求出代換后的回歸直線方程,再求非線性回歸方程. [教師備選例題] 某地級(jí)市共有200 000名中小學(xué)生,其中有7%的學(xué)生在2017年享受了“國家精準(zhǔn)
21、扶貧”政策,在享受“國家精準(zhǔn)扶貧”政策的學(xué)生中困難程度分為三個(gè)等次:一般困難、很困難、特別困難,且人數(shù)之比為5∶3∶2,為進(jìn)一步幫助這些學(xué)生,當(dāng)?shù)厥姓O(shè)立“專項(xiàng)教育基金”,對(duì)這三個(gè)等次的困難學(xué)生每年每人分別補(bǔ)助1 000元、1 500元、2 000元.經(jīng)濟(jì)學(xué)家調(diào)查發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)厝司芍涫杖胼^上一年每增加n%,一般困難的學(xué)生中有3n%會(huì)脫貧,脫貧后將不再享受“國家精準(zhǔn)扶貧”政策,很困難的學(xué)生中有2n%轉(zhuǎn)為一般困難,特別困難的學(xué)生中有n%轉(zhuǎn)為很困難.現(xiàn)統(tǒng)計(jì)了該地級(jí)市2013年到2017年共5年的人均可支配收入,對(duì)數(shù)據(jù)初步處理后得到了如圖所示的散點(diǎn)圖和表中統(tǒng)計(jì)量的值,其中年份x取13時(shí)代表2013年
22、,x與y(萬元)近似滿足關(guān)系式y(tǒng)=c1·2c2x,其中c1,c2為常數(shù).(2013年至2019年該市中學(xué)生人數(shù)大致保持不變) (ki -)2 (yi -) (xi- )(yi-) (xi-)· (ki-) 2.3 1.2 3.1 4.6 2 1 其中ki=log2yi,=ki. (1)估計(jì)該市2018年人均可支配收入; (2)求該市2018年的“專項(xiàng)教育基金”的財(cái)政預(yù)算大約為多少. 附:①對(duì)于一組具有線性相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)(u1,v1),(u2,v2),…,(un,vn),其回歸直線方程=u+的斜率和截距的最小二乘估計(jì)分別為=,=-. ②參
23、考數(shù)據(jù): 2-0.7 2-0.3 20.1 21.7 21.8 21.9 0.6 0.8 1.1 3.2 3.5 3.73 [解] (1)因?yàn)椋健?13+14+15+16+17)=15,所以 (xi-)2=(-2)2+(-1)2+02+12+22=10. 由k=log2y得k=log2c1+c2x, 所以c2==, log2c1=-c2=1.2-×15=-0.3, 所以c1=2-0.3=0.8, 所以y=0.8×2. 當(dāng)x=18時(shí),y=0.8×21.8=0.8×3.5=2.8(萬元). 即該市2018年人均可支配收入為2.8萬元. (2)由題意知201
24、7年時(shí)該市享受“國家精準(zhǔn)扶貧”政策的學(xué)生有200 000×7%=14 000人, 一般困難、很困難、特別困難的中學(xué)生依次有7 000人、4 200人、2 800人,2018年人均可支配收入比2017年增長=20.1-1=0.1=10%, 所以2018年該市特別困難的學(xué)生有2 800×(1-10%)=2 520人. 很困難的學(xué)生有4 200×(1-20%)+2 800×10%=3 640人, 一般困難的學(xué)生有7 000×(1-30%)+4 200×20%=5 740人. 所以2018年的“專項(xiàng)教育基金”的財(cái)政預(yù)算大約為5 740×1 000+3 640×1 500+2 520×2 00
25、0=16 240 000(元)=1 624(萬元). 十九大報(bào)告指出,必須樹立“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)文明發(fā)展理念,這一理念將進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展.以下是近幾年我國新能源汽車的年銷量數(shù)據(jù)及其散點(diǎn)圖(如圖所示): 年份 2013 2014 2015 2016 2017 年份代碼x 1 2 3 4 5 新能源汽車的 年銷量y/萬輛 1.5 5.9 17.7 32.9 55.6 (1)請(qǐng)根據(jù)散點(diǎn)圖判斷=x+與=x2+中哪個(gè)更適宜作為新能源汽車年銷量y關(guān)于年份代碼x的回歸方程模型;(給出判斷即可,不必說明理由) (2)根據(jù)(1)的
26、判斷結(jié)果及表中數(shù)據(jù),建立y關(guān)于x的回歸方程,并預(yù)測(cè)2020年我國新能源汽車的年銷量.(精確到0.1) =,=-. 附:令wi=x. (xi-)2 (wi -)2 (xi-)· (yi-) (wi-)· (yi-) 22.72 10 374 135.2 851.2 [解] (1)根據(jù)散點(diǎn)圖得,=x2+更適宜作為年銷量y關(guān)于年份代碼x的回歸方程. (2)依題意得,==11,==≈2.28, 則=-=22.72-2.28×11=-2.36, ∴=2.28x2-2.36. 令x=8,則=2.28×64-2.36=143.56≈143.6, 故預(yù)測(cè)20
27、20年我國新能源汽車的年銷量為143.6萬輛. 考點(diǎn)3 獨(dú)立性檢驗(yàn) 1.比較幾個(gè)分類變量有關(guān)聯(lián)的可能性大小的方法 (1)通過計(jì)算χ2的大小判斷:χ2越大,兩變量有關(guān)聯(lián)的可能性越大. (2)通過計(jì)算|ad-bc|的大小判斷:|ad-bc|越大,兩變量有關(guān)聯(lián)的可能性越大. 2.獨(dú)立性檢驗(yàn)的一般步驟 (1)根據(jù)樣本數(shù)據(jù)制成2×2列聯(lián)表. (2)根據(jù)公式χ2=計(jì)算χ2的觀測(cè)值k. (3)比較觀測(cè)值k與臨界值的大小關(guān)系,作統(tǒng)計(jì)推斷. (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
28、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)繪制了如圖所示的莖葉圖: (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 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:χ2=,n=a+b+c+d. P(χ2≥k) 0.050 0.010 0.001 k
29、 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
30、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.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
31、15 5 第二種生產(chǎn)方式 5 15 (3)由于χ2==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. 獨(dú)立性檢驗(yàn)是判斷兩個(gè)分類變量之間是否有關(guān)系的一種方法.在判斷兩個(gè)分類變量之間是否有關(guān)系時(shí),作出等高條形圖只能近似地判斷兩個(gè)分類變量是否有關(guān)系,而獨(dú)立性檢驗(yàn)可以精確地得到可靠的結(jié)論. [教師備選例題] (2017·全國卷Ⅱ)海水養(yǎng)殖場進(jìn)行某水產(chǎn)品的新、舊網(wǎng)箱養(yǎng)殖方法的產(chǎn)量對(duì)比,收獲時(shí)各隨機(jī)抽取了100個(gè)網(wǎng)箱,測(cè)量各箱水產(chǎn)品的產(chǎn)量(單位:kg),其頻率分布直方圖如下: (1)設(shè)兩種養(yǎng)殖方法的箱產(chǎn)量相互獨(dú)立,記A表示事件“舊養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量低于50 kg,新
32、養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量不低于50 kg”,估計(jì)A的概率; (2)填寫下面列聯(lián)表,并根據(jù)列聯(lián)表判斷是否有99%的把握認(rèn)為箱產(chǎn)量與養(yǎng)殖方法有關(guān); 箱產(chǎn)量<50 kg 箱產(chǎn)量≥50 kg 舊養(yǎng)殖法 新養(yǎng)殖法 (3)根據(jù)箱產(chǎn)量的頻率分布直方圖,求新養(yǎng)殖法箱產(chǎn)量的中位數(shù)的估計(jì)值(精確到0.01). 附: P(χ2≥k) 0.050 0.010 0.001 k 3.841 6.635 10.828 χ2=. [解] (1)記B表示事件“舊養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量低于50 kg”,C表示事件“新養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量不低于50 kg”. 由題意知P(A)=P(BC)=P(B)P
33、(C). 舊養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量低于50 kg的頻率為 (0.012+0.014+0.024+0.034+0.040)×5=0.62, 故P(B)的估計(jì)值為0.62. 新養(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量不低于50 kg的頻率為 (0.068+0.046+0.010+0.008)×5=0.66, 故P(C)的估計(jì)值為0.66. 因此,事件A的概率估計(jì)值為0.62×0.66=0.409 2. (2)根據(jù)箱產(chǎn)量的頻率分布直方圖得列聯(lián)表: 箱產(chǎn)量<50 kg 箱產(chǎn)量≥50 kg 舊養(yǎng)殖法 62 38 新養(yǎng)殖法 34 66 χ2=≈15.705. 由于15.705>6.635,故有99%
34、的把握認(rèn)為箱產(chǎn)量與養(yǎng)殖方法有關(guān). (3)因?yàn)樾吗B(yǎng)殖法的箱產(chǎn)量頻率分布直方圖中,箱產(chǎn)量低于50 kg的直方圖面積為 (0.004+0.020+0.044)×5=0.34<0.5, 箱產(chǎn)量低于55 kg的直方圖面積為 (0.004+0.020+0.044+0.068)×5=0.68>0.5, 故新養(yǎng)殖法產(chǎn)量的中位數(shù)的估計(jì)值為 50+≈52.35(kg). 1.黨的十九大報(bào)告明確提出:在共享經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域培育增長點(diǎn)、形成新動(dòng)能.共享經(jīng)濟(jì)是公眾將閑置資源通過社會(huì)化平臺(tái)與他人共享,進(jìn)而獲得收入的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象.為考察共享經(jīng)濟(jì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)活躍度的影響,在四個(gè)不同的企業(yè)各取兩個(gè)部門進(jìn)行共享經(jīng)濟(jì)對(duì)比試驗(yàn),
35、根據(jù)四個(gè)企業(yè)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如下四個(gè)等高條形圖,最能體現(xiàn)共享經(jīng)濟(jì)對(duì)該部門的發(fā)展有顯著效果的圖形是( ) A B C D D [根據(jù)四個(gè)選項(xiàng)中的等高條形圖可知,選項(xiàng)D中共享與不共享的企業(yè)經(jīng)濟(jì)活躍度的差異較大,且最能體現(xiàn)共享經(jīng)濟(jì)對(duì)該部門的發(fā)展有顯著效果,故選D.] 2.(2019·全國卷Ⅰ)某商場為提高服務(wù)質(zhì)量,隨機(jī)調(diào)查了50名男顧客和50名女顧客,每位顧客對(duì)該商場的服務(wù)給出滿意或不滿意的評(píng)價(jià),得到下面列聯(lián)表: 滿意 不滿意 男顧客 40 10 女顧客 30 20 (1)分別估計(jì)男、女顧客對(duì)該商場服務(wù)滿意的概率; (2)能否有95%的把握認(rèn)為男、女顧客對(duì)該商場服務(wù)的評(píng)價(jià)有差異? 附:χ2=, P(χ2≥k) 0.050 0.010 0.001 k 3.841 6.635 10.828 [解] (1)由調(diào)查數(shù)據(jù)知,男顧客中對(duì)該商場服務(wù)滿意的比率為=0.8,因此男顧客對(duì)該商場服務(wù)滿意的概率的估計(jì)值為0.8.女顧客中對(duì)該商場服務(wù)滿意的比率為=0.6,因此女顧客對(duì)該商場服務(wù)滿意的概率的估計(jì)值為0.6. (2)χ2的觀測(cè)值k=≈4.762. 由于4.762>3.841,故有95%的把握認(rèn)為男、女顧客對(duì)該商場服務(wù)的評(píng)價(jià)有差異.
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