专题14随机抽样与用样本估计总体（知识梳理精讲）原卷版

专题14随机抽样与用样本估计总体知识点一简单随机抽样(1)定义：设一个总体含有N个个体，从中逐个不放回地抽取n个个体作为样本(n≤N)，如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都相等，就把这种抽样方法叫做简单随机抽样.(2)最常用的简单随机抽样的方法：抽签法和随机数法.例1．（1）、（2023上·高一课时练习）下列4个抽样中，简单随机抽样的个数是（）①从无数个个体中抽取50个个体作为样本；②仓库中有1万支奥运火炬，从中一次性抽取100支火炬进行质量检查；③某连队从200名党员官兵中，挑选出50名最优秀的党员官兵赶赴某市参加抗震救灾工作；④一彩民选号，从装有36个大小、形状都相同的号签的盒子中无放回地抽出6个号签.A．0 B．1C．2 D．3（2）、（2024上·辽宁沈阳·高一统考期末）总体由编号为01，02，…，19，20的20个个体组成．利用下面的随机数表选取6个个体，选取方法是从随机数表第1行的第7个数字开始，由左到右依次选取两个数字，则选取的第6个个体的编号为（

）7816

6572

0802

6314

0702

4369

9728

01983204

9234

4935

8200

3623

4869

6938

7481A．01 B．02 C．04 D．14（3）、（2021上·高一课时练习）用简单随机抽样的方法从含个个体的总体中，逐个抽取一个容量为3的样本，若其中个体a在第一次就被抽取的可能性为，那么（）A．8 B．24C．72 D．无法计算（4）、（2023上·上海浦东新·高二统考期末）“二十四节气歌”是以“春、夏、秋、冬”开始的四句诗.某校高二共有学生400名，随机抽查100名学生并提问二十四节气歌，只能说出一句的有45人，能说出两句及以上的有38人，据此估计该校高二年级的400名学生中，对“二十四节气歌”一句也说不出的有人.1．（2023下·陕西宝鸡·高一宝鸡中学校考阶段练习）某校在一次期中作业检查中，对高一（6）班61位同学的作业进行抽样调查，先采用抽签法从中剔除一个人，再从余下的60人中随机抽取6人，下列说法正确的是（

）A．这种抽样方法对于被剔除的个体是不公平的，因为他们失去了被抽到的机会B．每个人被抽到的机会不相等C．每个人在整个抽样过程中被抽到的机会相等，因为每个人被剔除的可能性相等，那么，不被剔除的机会也是相等的D．由于采用了两步进行的抽样，所以无法判断每个人被抽的可能性是多少2．（2024上·山东潍坊·高一山东省高密市第一中学校考竞赛）国家高度重视青少年视力健康问题，指出要“共同呵护好孩子的眼睛，让他们拥有一个光明的未来”.某校为了调查学生的视力健康状况，决定从每班随机抽取5名学生进行调查.若某班有50名学生，将每一学生从01到50编号，从下面所给的随机数表的第2行第4列的数开始，每次从左向右选取两个数字，则选取的第四个号码为（

）随机数表如下0154

3287

6595

4287

53467953

2586

5741

3369

83244597

7386

5244

3578

6241A．13 B．32 C．44 D．363．（2023下·安徽阜阳·高一统考期末）中国古典数学先后经历了三次发展高潮，即两汉时期、魏晋南北朝时期和宋元时期，并在宋元时期达到顶峰，而南宋时期的数学家秦九韶正是其中的代表人物．作为秦九韶的集大成之作，《数书九章》一书所承载的数学成就非同一般．可以说，但凡是实际生活中需要运用到数学知识的地方，《数书九章》一书皆有所涉及，例如“验米夹谷”问题：今有谷3318石，抽样取谷一把，数得168粒内有秕谷22粒，则粮仓内的秕谷约为（

）A．321石 B．166石 C．434石 D．623石4．（2024上·北京房山·高一统考期末）为估计某森林内松鼠的数量，使用以下方法：先随机从森林中捕捉松鼠100只，在每只松鼠的尾巴上作上记号后放回森林.再随机从森林中捕捉50只，若尾巴上有记号的松鼠共有5只，估计此森林内约有松鼠只.知识点二分层抽样(1)定义：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，这种抽样方法叫做分层抽样.(2)应用范围：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.例2．（1）、（2024上·四川成都·高二统考期末）某校高二年级选择“理化生”，“理化地”，“史政地”和“史政生”组合的学生人数分别为480，40，120和80，现采用分层抽样的方法从这些学生中选出72人参加一项活动，则“史政生”组合中选出的学生人数为.（2）、（2024上·广西桂林·高一统考期末）某公司生产、、三种型号的新能源汽车，产量分别为1200辆、6000辆和2000辆.为检验该公司的产品质量，现用分层随机抽样的方法抽取46辆进行检验，则种型号的新能源车应抽取辆.（3）、（2024·全国·模拟预测）某学校高三年级有男生640人，女生360人．为了解高三学生参加体育运动的情况，采用分层抽样的方法抽取样本，现从男、女学生中共抽取50名学生，则男、女学生的样本容量分别为（

）A．30，20 B．18，32 C．25，25 D．32，18（4）、（2022上·北京·高一北京市第一六一中学校考阶段练习）某地组织一次中学生若干学科考试，若考试成绩按等级性排列，位次由高到低分为、、、、，各等级人数所占比例依次为：等级15%，等级40%，等级30%，等级14%，等级1%.现采用分层抽样的方法，从参加其中一个学科等级性考试的学生中抽取200人作为样本，则该样本中获得或等级的学生人数为（

）A．110 B．55 C．80 D．901．（2023·云南·高二学业考试）某单位有甲、乙、丙三个部门，分别有职员27人、63人和81人，现按分层抽样的方法从各部门中抽取组建一个代表队参加上级部门组织的某项活动；其中乙部门抽取7人，则该单位共抽取人.2．（2024上·上海黄浦·高二统考期末）某高中二年级共有学生425名，其中男生204名，女生221名，为了解该校高二年级学生的身高情况，从中抽取50名学生测量身高，若采用分层随机抽样的方法，则要抽取男生的人数为．3．（2023上·广西·高三南宁三中校联考阶段练习）北京时间2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，载人飞行任务取得圆满成功．某高中学校在有120名同学的“航天”社团中随机抽取24名参加一个交流会，若按社团中高一、高二、高三年级的成员人数比例分层随机抽样，则高一年级抽取6人，若按性别比例分层随机抽样，则女生抽取15人，则下列结论错误的是（

）A．24是样本容量B．120名社团成员中男生有50人C．高二与高三年级的社团成员共有90人D．高一年级的社团成员中女生最多有30人4．（2022上·浙江·高二校联考期中）某小区有500人自愿接种新冠疫苗，其中49~59岁的有140人，18~20岁的有40人，其余为符合接种条件的其他年龄段的居民．在一项接种疫苗的追踪调查中，要用分层抽样的方法从该小区18~20岁的接种疫苗的人群中抽取4人，则样本容量为（

）A．14 B．18 C．32 D．50知识点三用样本估计总体(1)频率分布表的画法：第一步：求极差，决定组数和组距，组距＝eq\f(极差,组数)；第二步：分组，通常对组内数值所在区间取左闭右开区间，最后一组取闭区间；第三步：登记频数，计算频率，列出频率分布表.(2)频率分布直方图：反映样本频率分布的直方图(如图)横轴表示样本数据，纵轴表示eq\f(频率,组距)，每个小矩形的面积表示样本落在该组内的频率.1.频率分布直方图与众数、中位数与平均数的关系(1)最高的小长方形底边中点的横坐标即是众数.(2)中位数左边和右边的小长方形的面积和是相等的.(3)平均数是频率分布直方图的“重心”，等于频率分布直方图中每个小长方形的面积乘以小长方形底边中点的横坐标之和.例3．（1）、（2024上·云南昆明·高二统考期末）我国是世界上严重缺水的国家，城市缺水问题较为突出.某市政府为了制定居民节约用水相关政策，抽样调查了该市200户居民月均用水量（单位：），绘制成频率分布直方图如图1，则下列说法不正确的是（

）A．图中小矩形的面积为0.24B．该市居民月均用水量众数约为C．该市大约有85%的居民月均用水量不超过D．这200户居民月均用水量的中位数大于平均数（2）、（2024·全国·模拟预测）某人统计了甲、乙两家零售商店在周一到周五的营业额（单位：百元）情况，得到了如下的茎叶图（其中茎表示十位数，叶表示个位数），关于这5天的营业额情况，下列结论正确的是（

）A．甲、乙两家商店营业额的极差相同B．甲、乙两家商店营业额的中位数相同C．从营业额超过3000元的天数所占比例来看，甲商店较高D．甲商店营业额的方差小于乙商店营业额的方差（3）、（2023·四川甘孜·统考一模）某市气象部门根据2022年各月的每天最高气温平均值与最低气温平均值（单位：）数据，绘制折线图：那么，下列叙述错误的是（

）A．2022年月最高气温平均值逐渐上升B．全年中各月最低气温平均值不高于的月份有5个C．全年中，2月份的最高气温平均值与最低气温平均值的差值最大D．从2022年7月至12月该市每天最高气温平均值与最低气温平均值都呈下降趋势1．（2022上·陕西咸阳·高二咸阳市实验中学校考开学考试）某地教育局为了解“双减”政策的落实情况，在辖区内初一年级在校学生中抽取了100名学生，调查了他们课下做作业的时间，得到如图所示的频率分布直方图，则下列结论不正确的是（

）A．该地初一年级学生做作业的时间超过3小时的概率估计为35%B．估计该地初一年级有一半以上的学生做作业的时间超过2小时C．估计该地初一年级有10%的学生做作业的时间超过4小时D．估计该地初一年级有一半以上的学生做作业的时间在2小时至3小时之间2．（2024上·上海·高二统考期末）某同学将观察学校柚子树生长习性作为自主研究课题，他观察了校园内6株柚子树成熟结果个数（两位数）并用茎叶图（如图所示）做了记录，则这6株柚子树成熟结果个数的中位数为（

）A．21 B．21.5 C．22 D．22.53．（2022上·全国·高一期末）为迎接党的二十大胜利召开，某校开展了“学党史，悟初心”系列活动．学校对学生参加各项活动的人数进行了调查，并将数据绘制成如下统计图．若参加“书法”的人数为80人，则参加“大合唱”的人数为（

）A．60人 B．100人 C．160人 D．400人例4．（2024上·辽宁葫芦岛·高一统考期末）某市在万成年人中随机抽取了名成年市民进行平均每天读书时长调查．根据调查结果绘制市民平均每天读书时长的频率分布直方图（如图），将平均每天读书时长不低于小时的市民称为“阅读爱好者”，并将其中每天读书时长不低于小时的市民称为“读书迷”．(1)试估算该市“阅读爱好者”的人数，并指出其中“读书迷”约为多少人；(2)省某机构开展“儒城”活动评选，规则如下：若城市中的成年人平均每天读书时长不低于小时，则认定此城市为“儒城”．若该市被认定为“儒城”，则评选标准应满足什么条件？（精确到）(3)该市要成立“墨葫芦”读书会，吸纳会员不超过万名．根据调查，如果收取会费，则非阅读爱好者不愿意加入读书会，而阅读爱好者愿意加入读书会．为了调控入会人数，设定会费参数，适当提高会费，这样“阅读爱好者”中非“读书迷”愿意加入的人数会减少，“读书迷”愿意加入的人数会减少．问会费参数至少定为多少时，才能使会员的人数不超过万人？例5．（2024上·上海黄浦·高二统考期末）某果园种植了甲、乙两个品种的苹果，现从这两个品种中各随机抽取10个，测得它们的质量（单位：kg）．其分布如茎叶图所示（百位数和十位数部分作为“茎”，个位数部分作为“叶”）．(1)试分别求这两个品种苹果质量的样本平均数和标准差；（结果精确到0.01）(2)哪个品种的苹果质量更均匀？为什么？例6．（2023上·江西吉安·高一江西省遂川中学校考期末）某校高三（1）班全体女生的一次数学测试成绩的茎叶图和频率分布直方图都受到不同程度的破坏,但可见部分如下,据此解答如下问题：(1)求高三（1）班全体女生的人数；(2)求分数在之间的女生人数；并计算频率分布直方图中间的矩形的高；(3)求该班女生数学测试成绩的众数、中位数和平均数的估计值.(同一组中的数据用该组区间的终点值代表)例7．（2024上·内蒙古呼和浩特·高一统考期末）2023年秋末冬初，呼和浩特市发生了流感疾病.为了彻底击败病毒，人们更加讲究卫生讲究环保.某学校开展组织学生参加线上环保知识竞赛活动，现从中抽取200名学生，记录他们的首轮竞赛成绩并作出如图所示的频率直方图，根据图形，请回答下列问题：(1)若从成绩低于60分的同学中按分层抽样方法抽取5人成绩，求5人中成绩低于50分的人数；(2)以样本估计总体，利用组中值估计该校学生首轮竞赛成绩的平均数；(3)首轮竞赛成绩位列前的学生入围第二轮的复赛，请根据图中信息，估计入围复赛的成绩（记为）.知识点四用样本估计总体(1)众数：一组数据中出现次数最多的那个数据，叫做这组数据的众数.(2)中位数：把n个数据按大小顺序排列，处于最中间位置的一个数据(或最中间两个数据的平均数)叫做这组数据的中位数.(3)平均数：把eq\f(a1＋a2＋…＋an,n)称为a1，a2，…，an这n个数的平均数.(4)标准差与方差：设一组数据x1，x2，x3，…，xn的平均数为eq\o(x,\s\up6(－))，则这组数据的标准差和方差分别是s＝eq\r(\f(1,n)[（x1－\o(x,\s\up2(－))）2＋（x2－\o(x,\s\up2(－))）2＋…＋（xn－\o(x,\s\up2(－))）2])，s2＝eq\f(1,n)[(x1－eq\o(x,\s\up2(－)))2＋(x2－eq\o(x,\s\up2(－)))2＋…＋(xn－eq\o(x,\s\up2(－)))2].例8．（1）、（2024·陕西安康·校联考模拟预测）已知五个数，，，，的平均数为，则这五个数的方差为（

）A． B． C． D．（2）、（2024上·云南·高二统考期末）一组数据按从小到大排列为、、、、、、，若该组数据的第百分位数是众数的倍，则这组数据的平均数是．1．（2024上·辽宁沈阳·高一统考期末）若，，…，的平均数是，方差是100，则，，…，的平均数和方差分别是（

）A．40，199 B．19，199 C．19，200 D．19，4002．（2023下·江苏苏州·高一南京航空航天大学苏州附属中学校考阶段练习）已知一组数据的平均数是2，方差是，那么另一组数据的平均数，方差分别为，例9、（2023上·四川成都·高二校考期中）某学校为了了解高二年级学生数学运算能力，对高二年级的200名学生进行了一次测试。已知参加此次测试的学生的分数全部介于45分到95分之间，该校将所有分数分成5组：，，····，，整理得到如下频率分布直方图（同组数据以这组数据的中间值作为代表）.(1)求的值，并估计此次校内测试分数的平均值；(2)试估计这200名学生的分数的方差，并判断此次得分为52分和94分的两名同学的成绩是否进入到了范围内?（参考数据：）例10、（2023·全国·模拟预测）为了响应政府号召，增加