(新高考)2021届高考二轮精品专题九:统计概率(教师版)
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1、专题 9××统计概率命题趋势1统计部分主要考查抽样方法、样本估计总体、以及回归分析、独立性检验,常与概率结合综合考查,难度中等2概率的考查主要为:一是古典概型、几何概型、相互独立事件、独立重复试验的考查,难度中等偏易,选择题、填空题的考查形式居多,解答题也有考查;二是离散型随机变量分布列、均值、方差的考查,常与概率结合,主要以解答题的形式考查,难度中等考点清单1简单随机抽样定义:一般地,设一个总体含有N个个体,从中逐个不放回的抽取n个个体作为样本(nN),如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会相等,就把这种抽样方法叫做简单随机抽样最常用的简单随机抽样方法有两种抽签法和随
2、机数法适用范围:总体含个体数较少2系统抽样一般地,假设要从容量为N的总体中抽取容量为n的样本,我们可以按下列步骤进行系统抽样:(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是样本容量)是整数时,取;(3)在第1段用简单随机抽样确定第一个个体编号l(lk);(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,直到获取整个样本注意:如果遇到不是整数的情况,可以先从总体中随机地剔除几个个体,使得总体中剩余的个体数能被样本容量整除适用范围:
3、总体含个体数较多3分层抽样定义: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,这种抽样方法叫分层抽样适用范围:总体由差异明显的几部分构成4频率分布直方图极差:一组数据中最大值与最小值的差;频数:即个数;频率:频数与样本容量的比值,频率分布直方图中各小长方形的面积表示相应各组的频率;众数:出现次数最多的数,可以有多个若无具体样本数据,则频率分布直方图中最高矩形的中点值可视为众数估计值;中位数:按大小顺序排列的一组数据中居于中间位置的数,若中间位置有两个数,则取它们的平均数,中位数只有一个若无具体样本数据,则频率分布
4、直方图中将所有矩形面积平分的直线对应的横坐标可视为中位数的估计值;平均数:所有样本数值之和除以样本个数的值若无具体样本数据,则频率分布直方图中将每个矩形对应的区间中点值与该矩形面积相乘,然后全部相加得到的数值可视为该样本的平均值的估计值;标准差:考察样本数据的分散程度的大小,一般用s表示标准差越大,则数据离散程度越大;标准差越小,则数据离散程度越小方差:标准差的平方,用s2表示,也是刻画样本数据的分散程度,与标准差一致5最小二乘法回归直线y=bx+a,其中6相关系数,当r为正时,表明变量x与y正相关;当r为负时,表明变量x与y负相关r-1,1,r的绝对值越大,说明相关性越强;r的绝对值越小,说
5、明相关性越弱7回归分析(1)样本点的中心(x,y)一定满足回归方程;(2)点(xi,yi)的残差ei=yi-yi;(3),R2越大,则模型的拟合效果越好;R2越小,则模型的拟合效果越差8独立性检验K2的观测值9概率的计算(1)古典概型(2)几何概型每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面积或体积)成比例(3)互斥事件概率的计算公式PAB=PA+PB(4)对立事件的计算公式PA=1-PA(5)条件概率10离散型随机变量(1)离散型随机变量的分布列的两个性质pi0i=1,2,3,n;p1+p2+pn=1(2)均值公式均值性质EX=x1p1+x2p2+xnpnEaX+b=aEX+b;若XBn,
6、p,则EX=np;若X服从两点分布,则EX=p(3)方差公式与方差性质DX=X1-EX2p1+X2-EX2p2+Xn-EX2pnDaX+b=a2DX若XBn,p,则DX=np1-p(4)两个相互独立事件同时发生的概率PAB=PAPB(5)独立重复试验的概率计算公式PX=k=Cnkpk1-pk,k=0,1,2,n 精题集训(70分钟)经典训练题一、选择题1(多选)如图所示的统计图记录了2015年到2019年我国发明专利授权数和基础研究经费支出的情况,下列叙述正确的是( )A这五年发明专利授权数的年增长率保持不变B这五年基础研究经费支出比发明专利授权数的涨幅更大C这五年的发明专利授权数与基础研究经
7、费支出成负相关D这五年基础研究经费支出与年份线性相关【答案】BD【解析】由条形图可看出发明专利授权数每年的涨幅不一致,故A错误;2019年的发明专利授权数约450千项,2015年的约为360千项,涨幅约为25%,2019年的基础研究经费支出约为1200亿元,2015年的约为700亿元,涨幅约为71%,故B正确;这五年的发明专利授权数与基础研究经费支出都是逐年增加,因此两者是正相关,故C错误;由折线图可以看出基础研究经费支出与年份有较强的线性相关性,故D正确,故选BD【点评】本题主要考查学生的数据处理能力,对图表的分析能力,属于基础题2(多选)因防疫的需要,多数大学开学后启用封闭式管理某大学开学
8、后也启用封闭式管理,该校有在校学生9000人,其中男生4000人,女生5000人,为了解学生在封闭式管理期间对学校的管理和服务的满意度,随机调查了40名男生和50名女生,每位被调查的学生都对学校的管理和服务给出了满意或不满意的评价,经统计得到如下列联表:满意不满意男2020女4010附表:0100005002500100001270638415024663510828附:以下说法正确的有( )A满意度的调查过程采用了分层抽样的抽样方法B该学校学生对学校的管理和服务满意的概率的估计值为06C有99的把握认为学生对学校的管理和服务满意与否与性别有关系D没有99的把握认为学生对学校的管理和服务满意与
9、否与性别有关系【答案】AC【解析】因为男女比例为40005000,故A正确;满意的频率为,所以该学校学生对学校的管理和服务满意的概率的估计值约为0667,所以B错误;由列联表,故有99的把握认为学生对学校的管理和服务满意与否与性别有关系,所以C正确,D错误,故选AC【点评】本题考查了独立性检验的应用问题,也考查了数据分析应用问题,是基础题3为了丰富教职工业余文化生活,某校计划在假期组织全体老师外出旅游,并给出了两个方案(方案一和方案二),每位老师均选择且只选择一种方案,其中有50%的男老师选择方案一,有75%的女老师选择方案二,且选择方案一的老师中女老师占40%,那么该校全体老师中女老师的比例
10、为( )ABCD【答案】B【解析】设该校男老师的人数为x,女老师的人数为y,则可得如下表格:方案一方案二男老师05x05x女老师025y075y由题意,可得,所以,故选B【点评】本题考查对统计分析及比例的综合运用能力4为了加强全民爱眼意识,提高民族健康素质,1996年,卫生部,教育部,团中央等12个部委联合发出通知,将爱眼日活动列为国家节日之一,并确定每年的6月6日为“全国爱眼日”某校高二(1)班有40名学生,学号为01到40,现采用随机数表法从该班抽取5名学生参加“全国爱眼日”宣传活动已知随机数表中第6行至第7行的各数如下:16 22 77 94 39 49 54 43 54 82 17 3
11、7 93 23 78 87 35 20 96 43 84 26 34 91 6484 42 17 53 31 57 24 55 06 88 77 04 74 47 67 21 76 33 50 25 83 92 12 06 76若从随机数表第6行第9列的数开始向右读,则抽取的第5名学生的学号是( )A17B23C35D37【答案】C【解析】随机数表第6行第9列,向右读取,抽取到的5个学号为:39,17,37,23,35,故抽取的第5名同学的学号为35,故选C【点评】本小题主要考查随机数表法,属于基础题5甲乙两台机床同时生产一种零件,10天中,两台机床每天出的次品数分别是:甲0102203124
12、乙2211121101x1,x2分别表示甲乙两组数据的平均数,S1,分别表示甲乙两组数据的方差,则下列选项正确的是( )Ax1=x2,S1>S2Bx1>x2,S1>S2C,S1>S2Dx1>x2,S1<S2【答案】B【解析】由表格数据知:,x1>x2;,S1>S2,故选B【点评】本题考查平均数和方差的定义和计算,是基础题,解题时要注意平均数和方差的合理运用6某产品的广告费用x与销售额y的统计数据如下表:广告费用x(万元)23456销售额y(万元)1925343844根据上表可得回归直线方程为,下列说法正确的是( )A回归直线必经过样本点2,19、
13、6,44B这组数据的样本中心点x,y未必在回归直线上C回归系数的含义是广告费用每增加1万元,销售额实际增加万元D据此模型预报广告费用为7万元时销售额为万元【答案】D【解析】回归直线,不一定经过任何一个样本点,故A错;由最小二乘法可知,这组数据的样本中心点x,y一定在回归直线上,故B错;回归系数的含义是广告费用每增加1万元,预测销售额增加万元,故C错;,将4,32代入,可得,则回归方程为,x=7时,故D正确,故选D【点评】本题主要考查回归方程的含义与性质,考查根据最小二乘法求出回归方程以及利用回归方程估计总体,属于基础题7从集合1,2,4中随机抽取一个数a,从集合2,4,5中随机抽取一个数b,则
14、向量与向量n=(2,-1)垂直的概率为( )ABCD【答案】B【解析】从集合1,2,4中随机抽取一个数a,从集合2,4,5中随机抽取一个数b,可以组成向量的个数是3×3=9(个);其中与向量n=(2,-1)垂直的向量是m=(1,2)和m=(2,4),共2个;故所求的概率为,故选B【点评】本题考查了古典概型及概率计算公式,属于基础题二、填空题8在(x+2)7的二项展开式中任取一项,则该项系数为有理数的概率为_(用数字作答)【答案】【解析】(x+2)7展开式的通项为,0r7,rN,当且仅当r为偶数时,该项系数为有理数,故有r=0,2,4,6满足题意,故所求概率【点评】(1)二项式定理的核
15、心是通项公式,求解此类问题可以分两步完成:第一步根据所给出的条件(特定项)和通项公式,建立方程来确定指数(求解时要注意二项式系数中n和r的隐含条件,即n,r均为非负整数,且,如常数项指数为零、有理项指数为整数等);第二步是根据所求的指数,再求所求解的项(2)求两个多项式的积的特定项,可先化简或利用分类加法计数原理讨论求解9某“2020年宝鸡市防震减灾科普示范学校”组织4名男生6名女生志愿者到社区进行防震减灾图片宣讲,若这些选派学生只考虑性别,则派往甲社区宣讲的3人中至少有2个男生概率为_【答案】【解析】派往甲社区宣讲的3人中至少有2个男生概率为,故答案为【点评】组合问题常有以下两类题型变化:(
16、1)“含有”或“不含有”某些元素的组合题型:“含”,则先将这些元素取出,再由另外元素补足;“不含”,则先将这些元素剔除,再从剩下的元素中去选取;(2)“至少”或“最多”含有几个元素的组合题型:解这类题必须十分重视“至少”与“最多”这两个关键词的含义,谨防重复与漏解用直接法和间接法都可以求解,通常用直接法,分类复杂时,考虑逆向思维,用间接法处理三、解答题102020年国庆节期间,我国高速公路继续执行“节假日高速公路免费政策”某路桥公司为掌握国庆节期间车辆出行的高峰情况,在某高速公路收费站点记录了3日上午9:2010:40这一时间段内通过的车辆数,统计发现这一时间段内共有600辆车通过该收费站点,
17、它们通过该收费站点的时刻的频率分布直方图如下图所示,其中时间段9:209:40记作20,40)、9:4010:00记作40,60),10:0010:20记作60,80),10:2010:40记作80,100),例如:10点04分,记作时刻64(1)估计这600辆车在9:2010:40时间内通过该收费站点的时刻的平均值(同一组中的数据用该组区间的中点值代表);(2)为了对数据进行分析,现采用分层抽样的方法从这600辆车中抽取10辆,再从这10辆车随机抽取4辆,设抽到的4辆车中,在9:2010:00之间通过的车辆数为X,求X的分布列;(3)根据大数据分析,车辆在每天通过该收费站点的时刻T服从正态分
18、布N,2,其中可用3日数据中的600辆车在9:2010:40之间通过该收费站点的时刻的平均值近似代替,2用样本的方差近似代替(同一组中的数据用该组区间的中点值代表)假如4日全天共有1000辆车通过该收费站点,估计在9:4610:40之间通过的车辆数(结果保留到整数)附:若随机变量T服从正态分布N,2,则,【答案】(1)64;(2)分布列见解析;(3)819【解析】(1)这600辆车在9:2010:40时间段内通过该收费点的时刻的平均值为:,即1004(2)由频率分布直方图和分层抽样的方法可知,抽取的10辆车中,在10:00前通过的车辆数就是位于时间分组中在这一区间内的车辆数,即,所以X的可能的
19、取值为0,1,2,3,4所以,所以X的分布列为:X01234P(3)由(1)得=64,所以=18,估计在9:4610:40之间通过的车辆数也就是在通过的车辆数,由TN64,182,得,所以估计在在9:4610:40之间通过的车辆数为【点评】(1)求解离散型随机变量X的分布列的步骤:理解X的意义,写出X可能取的全部值;求X取每个值的概率;写出X的分布列(2)求离散型随机变量的分布列的关键是求随机变量所取值对应的概率,在求解时,要注意应用计数原理、古典概型等知识11某地区2014年至2020年农村居民家庭人均纯收入y(单位:万元)的数据如下表:年份2014201520162017201820192
20、020年份代号t1234567人均纯收入y(1)求y关于t的线性回方程;(2)利用(1)中的回归方程,分析2014年至2020年该地区农村居民家庭人均纯收入的变化情况,并预测该地区2021年农村居民家庭人均纯收入附:回归直线的斜率和截距的最小二乘法估计公式分别为,【答案】(1);(2)预测该地区2021年农村居民家庭人均纯收入为万元【解析】(1)由所给数据计算得,ti-t2=9+4+1+0+1+4+9=28,所求回归方程为(2)由(1)知,故2014年至2020年该地区农村居民家庭人均纯收入逐年增加,平均每年增加万元将2021年的年份代号t=8代入(1)中的回归方程得故预测该地区2021年农村
21、居民家庭人均纯收入为万元【点评】利用最小二乘法求回归直线方程时,一般先根据题中条件,计算两变量的均值,再根据最小二乘法对应的公式,求出b和a,即可得解122020年1月24日,中国疾控中心成功分离中国首株新型冠状病毒毒种6月19日,中国首个新冠mRNA疫苗获批启动临床试验,截至2020年10月20日,中国共计接种了约6万名受试者,为了研究年龄与疫苗的不良反应的统计关系,现从受试者中采取分层抽样抽取100名,其中大龄受试者有30人,舒张压偏高或偏低的有10人,年轻受试者有70人,舒张压正常的有60人(1)根据已知条件完成下面的2×2列联表,并据此资料你是否能够以99%的把握认为受试者的
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