2024年高考数学一轮复习（新高考版） 第9章　必刷大题18　统计与统计分析

公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君必刷大题18统计与统计分析1．某中学为了解学生数学课程的学习情况，在3000名学生中随机抽取200名，并统计这200名学生的某次数学考试成绩(满分100分)，得到了样本的频率分布直方图(如图)．一般学校认为成绩大于等于80分的学生为优秀．(1)根据频率分布直方图，估计3000名学生在该次数学考试中成绩优秀的学生数；(2)依据样本的频率分布直方图，估计总体成绩的众数和平均数．解(1)由样本的频率分布直方图可知，在该次数学考试中成绩优秀的频率是(0.020＋0.008)×10＝0.28，则3000名学生在该次数学考试中成绩优秀的学生数为3000×0.28＝840.(2)由样本的频率分布直方图可知，总体成绩的众数为70＋802＝75，平均数为0.002×10×35＋0.006×10×45＋0.012×10×55＋0.024×10×65＋0.028×10×75＋0.020×10×85＋0.008×10×95＝71.2.所以总体成绩的众数为75，平均数为71.2.2．为进一步增强疫情防控期间群众的防控意识，使广大群众充分了解疫情防护知识，提高预防能力，做到科学防护．某组织通过网络进行疫情防控科普知识问答．共有100人参加了这次问答，将他们的成绩(满分100分)分成[40,50)，[50,60)，[60,70)，[70,80)，[80,90)，[90,100]这六组，制成如图所示的频率分布直方图．(1)求图中a的值，并估计这100人问答成绩的中位数和平均数；(同一组数据用该组数据的中点值代替)公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君(2)用比例分配的分层随机抽样方法从问答成绩在[60,80)内的人中抽取一个容量为5的样本，再从样本中任意抽取2人，求这2人的问答成绩均在[70,80)内的概率．解(1)由图可知，10×(2×0.005＋a＋0.02＋0.025＋0.03)＝1，解得a＝0.015.设中位数为x，则0.05＋0.15＋0.2＋0.03×(x－70)＝0.5，所以x＝2203.这100人问答成绩的平均数为45×0.05＋55×0.15＋65×0.2＋75×0.3＋85×0.25＋95×0.05＝72.(2)用比例分配的分层随机抽样方法从问答成绩在[60,80)内的人中抽取一个容量为5的样本，则问答成绩在[60,70)内的有22＋3×5＝2(人)，分别记为A，B；问答成绩在[70,80)内的有32＋3×5＝3(人)，分别记为a，b，c.从中任意抽取2人，则试验的样本空间Ω＝{(A，B)，(A，a)，(A，b)，(A，c)，(B，a)，(B，b)，(B，c)，(a，b)，(a，c)，(b，c)}，共有10个样本点．设事件A为2人的问答成绩均在[70,80)内，则A＝{(a，b)，(a，c)，(b，c)}，共有3个样本点，所以这2人的问答成绩均在[70,80)内的概率P(A)＝310.3．为弘扬劳动精神，树立学生“劳动最美，劳动最光荣”的观念，某校持续开展“家庭劳动大比拼”活动．某班统计了本班同学1～7月份的人均月劳动时间(单位：小时)，并建立了人均月劳动时间y关于月份x的经验回归方程y^＝b^x＋4，y与x的原始数据如表所示：月份x1234567人均月劳动时间y89m12n1922由于某些原因导致部分数据丢失，但已知i＝17xiyi＝452.(1)求m，n的值；(2)求该班6月份人均月劳动时间数据的残差值(残差即样本数据与预测值之差)．公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君参考公式：在经验回归方程y^＝b^x＋a^中，b^＝i＝1nxiyi－nx·yi＝1nx2i－nx2，a^＝y－b^x.解(1)由表知，x＝17×(1＋2＋3＋4＋5＋6＋7)＝4，y＝17×(8＋9＋m＋12＋n＋19＋22)＝70＋m＋n7，所以i＝17x2i－7x2＝12＋22＋32＋42＋52＋62＋72－7×42＝28，所以b^＝i＝17xiyi－7x·yi＝17x2i－7x2＝452－7×4×70＋m＋n728，即m＋n＝43－7b^，①因为经验回归直线恒过点(x，y)，所以70＋m＋n7＝4b^＋4，即m＋n＝28b^－42，②由①②，得b^＝177，m＋n＝26，③因为i＝17xiyi＝8＋18＋3m＋48＋5n＋114＋154＝452，所以3m＋5n＝110，④由③④，得m＝10，n＝16.(2)由(1)知，经验回归方程为y^＝177x＋4，所以当x＝6时，预测值y^＝177×6＋4＝1307，此时残差为19－1307＝37.4．为推动更多人去阅读和写作，联合国教科文组织确定每年的4月23日为“世界读书日”，其设立目的是希望居住在世界各地的人，无论你是年老还是年轻，无论你是贫穷还是富裕，都能享受阅读的乐趣，都能尊重和感谢为人类文明做出过巨大贡献的思想大师们，都能保护知识产权．为了解不同年龄段居民的主要阅读方式，某校兴趣小组在全市随机调查了200名公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君居民，这200人中通过电子阅读与纸质阅读的人数之比为3∶1.将这200人按年龄(单位：岁)分组，统计得到通过电子阅读的居民的频率分布直方图如图所示．(1)求a的值及通过电子阅读的居民的平均年龄；(2)把年龄在[15,45)内的居民称为中青年，年龄在[45,65]内的居民称为中老年，若选出的200人中通过纸质阅读的中老年有30人，请完成下面2×2列联表，并依据小概率值α＝0.025的独立性检验，分析阅读方式是否与年龄有关．电子阅读纸质阅读合计中青年中老年合计附：χ2＝nad－bc2a＋bc＋da＋cb＋d，n＝a＋b＋c＋d.α0.150.10.050.0250.01xα2.0722.7063.8415.0246.635解(1)由频率分布直方图可得10×(0.01＋0.015＋a＋0.03＋0.01)＝1，解得a＝0.035，所以通过电子阅读的居民的平均年龄为20×10×0.01＋30×10×0.015＋40×10×0.035＋50×10×0.03＋60×10×0.01＝41.5(岁)．(2)这200人中通过电子阅读的人数为200×33＋1＝150，通过纸质阅读的人数为200－150＝50.因为(0.01＋0.015＋0.035)∶(0.03＋0.01)＝3∶2，所以通过电子阅读的中青年的人数为150×33＋2＝90，中老年的人数为150－90＝60.2×2列联表为电子阅读纸质阅读合计公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君中青年9020110中老年603090合计15050200零假设为H0：阅读方式与年龄无关．由表中数据，得χ2＝200×90×30－20×602110×90×150×50≈6.0615.024＝x0.025，所以依据小概率值α＝0.025的独立性检验，推断H0不成立，即认为阅读方式与年龄有关．5．2017年9月国家发改委制定了煤改气、煤改电价格扶植新政策，从而使得煤改气、煤改电用户大幅度增加．图1所示的条形图反映了某省某年1～7月份煤改气、煤改电的用户数量．图1图2(1)在图2给定坐标系中作出煤改气、煤改电用户数量y随月份t变化的散点图，并用散点图和样本相关系数说明y与t之间具有线性相关性；(2)建立y关于t的经验回归方程(系数精确到0.01)，预测该年11月份该省煤改气、煤改电的用户数量．参考公式：对于一组数据(u1，v1)，(u2，v2)，…，(un，vn)，其经验回归方程v^＝β^u＋α^的斜率和截距的最小二乘估计公式分别为β^＝i＝1nui－uvi－vi＝1nui－u2＝i＝1nuivi－nu·vi＝1nu2i－nu2，α^＝v－β^u.参考数据：i＝17yi＝9.24，i＝17tiyi＝39.75，i＝17yi－y2≈0.53，7≈2.646.公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君样本相关系数r＝i＝1nxi－xyi－yi＝1nxi－x2i＝1nyi－y2.解(1)作出散点图如图所示．由条形图数据和参考数据得，t＝4，i＝17(ti－t)2＝28，i＝17yi－y2≈0.53，i＝17(ti－t)(yi－y)＝i＝17tiyi－ti＝17yi＝39.75－4×9.24＝2.79，所以r≈2.790.53×2×2.646≈0.99.y与t的样本相关系数近似为0.99，说明y与t的线性相关性相当高，从而可以用线性回归模型拟合y与t的关系．(2)由y＝9.247＝1.32，又由(1)得b^＝i＝17ti－tyi－yi＝17ti－t2＝2.7928≈0.10，a^＝y－b^t≈1.32－0.10×4＝0.92，所以y关于t的经验回归方程为y^＝0.92＋0.10t.将t＝11代入经验回归方程得y^＝0.92＋0.10×11＝2.02.所以预测该年11月份该省煤改气、煤改电的用户数量达到2.02万户．6．在国家大力发展新能源汽车产业的政策下，我国新能源汽车的产销量高速增长．已知某地区2015年年底到2022年年底新能源汽车保有量的数据统计表如下：年份(年)20152016201720182019202020212022年份代码x12345678公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君保有量y/千辆1.952.924.386.589.8715.0022.5033.70(1)根据统计表中的数据画出散点图(如图)，请判断y＝bx＋a与y＝ecx＋d哪一个更适合作为y关于x的经验回归模型(给出判断即可，不必说明理由)，并根据你的判断结果建立y关于x的经验回归方程；(2)假设每年新能源汽车保有量按(1)中求得的函数模型增长，且传统能源汽车保有量每年下降的百分比相同．若2022年年底该地区传统能源汽车保有量为500千辆，预计到2027年年底传统能源汽车保有量将下降10%.试估计到哪一年年底新能源汽车保有量将超过传统能源汽车保有量．参考公式：对于一组数据(u1，v1)，(u2，v2)，…，(un，vn)，其经验回归方程v^＝β^u＋α^的斜率和截距的最小二乘估计公式分别为β^＝i＝1nui－uvi－vi＝1nui－u2＝i＝1nuivi－nu·vi＝1nu2i－nu2，α^＝v－β^u.参考数据：y＝12.1，t＝2.1，i＝18x2i＝204，i＝18xiyi＝613.7，i＝18xiti＝92.4，其中ti＝lnyi，lg2≈0.30，lg3≈0.48，lge≈0.43.解(1)根据散点图显示的该地区新能源汽车保有量的增长趋势知，应选择的函数模型是y＝ecx＋d，因为t＝lny，则t^＝c^x＋d^，因为x＝18×(1＋2＋3＋4＋5＋6＋7＋8)＝4.5，i＝18x2i＝204，i＝18xiti＝92.4，t＝2.1，所以c^＝i＝18xiti－8x·ti＝18x2i－8x2＝92.4－8×4.5×2.1204－8×4.52＝16.842＝0.4，d^＝t－c^x＝2.1－0.4×4.5＝0.3，公众号：高中试卷君公众号：高中试卷君所以t^＝0.4x＋0.3，即y^＝e0.4x＋0.3.(2)设传统能源汽车保有量每年下降的百分比为r，依题意得，500(1－r)5＝500(1－10%)，解得1－r＝150.9，设从2022年底起经过x年后的传统能源汽车保有量为y千辆，则有y＝500(1－r)x＝155000.9x，设从2022年底起经过x年后新能源汽车的保有量将超过传统能源汽车保有量，则有e0.4(x＋8)＋0.3155000.9x，所以(0.4x＋3.5)lge3－lg2＋0.2x(2lg3－1)，解得x3－lg2－3.5lge0.2＋0.4lge－0.4lg3≈6.64，故从2022年年底起经过7年后，即2029年年底新能源汽车的保有量将超过传统能源汽车保有量．