第 九 章 · 必修第二册

统计

想知道全校学生的平均身高,不必逐个测量——用样本估计总体是统计的核心思想。本章学会科学地"抽样",并用频率分布直方图与平均数、中位数、方差等数字特征描述数据。

9.1 随机抽样

概念样本如何"代表"总体?

简单随机抽样:总体个数较少时,逐个抽取,每次抽取时各个个体被抽到的概率相等。方法:抽签法、随机数法。

分层随机抽样:总体由差异明显的几部分组成时,按各层比例分配样本量:
某层应抽人数 = 该层个体数 ÷ 总体容量 × 样本容量
共同点:抽样过程中每个个体被抽入样本的概率相等(都是 n/N)。分层抽样"按比例"正是为了保证这一点。

操作抽样模拟器(简单随机 vs 分层)

总体是全年级 40 名学生(甲班 16 人、乙班 12 人、丙班 12 人,抽取 10 人)。点「重新抽样」多次,比较两种方法样本里各班人数的稳定性:

多点几次"重新抽样":简单随机抽样的各班人数上蹿下跳(可能 7:2:1),分层抽样永远精确的 4:3:3——后者结构更稳定,但两者每个个体的入选概率都是 10/40 = 25%。

随堂检测9.1 小测

9.2 用样本估计总体

概念图 · 数 · 稳定性

频率分布直方图:横轴为分组、纵轴为频率/组距——每个小矩形的面积 = 该组频率,所有矩形面积之和 = 1。
画图步骤:求极差 → 定组距分组 → 列频率分布表 → 画图。
数字特征定义意义
平均数 x̄(x₁ + … + xₙ)/n平均水平;对极端值敏感
中位数排序后位于中间的数一半数据在其上下;稳健,抗极端值
众数出现次数最多的数可能出现多个或不存在
方差 s²[(x₁−x̄)² + … + (xₙ−x̄)²]/n波动大小;方差越大越不稳定
标准差 s√s²与原数据同单位
易错:直方图纵轴是"频率/组距"不是频率;平均数、中位数在直方图中只能估计(各组用组中值代表)。

操作数据描述实验室 ⭐

选择数据集、调节组距观察直方图形态变化;点「加入一个离群值 2.1m」观察平均数与中位数谁更"淡定":

随堂检测9.2 小测