随机抽样系统抽样分层抽样.ppt

第二章 统 计,2.1随机抽样,统计学是干什么的？,现代社会是信息化的社会，人们常常需要收集数据，根据所获得的数据提取有价值的信息，作出合理的决策。统计是研究如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定决策提供依据。,你知道这些数据是怎么来的吗？,怎么调查？,是对考察对象进行全面调查还是抽样调查？,思考,灯泡厂要了解生产的灯泡的使用寿命，怎样获得相关数据呢？需要将所有灯泡逐一测试吗？,统计的基本思想方法是什么？,统计的基本思想方法是用样本估计总体，即当总体数量很大或检测过程具有一定的破坏性时，不直接去研究总体，而是通过从总体中抽取一个样本，根据样本的情况去估计总体的相应情况。 如何进行合理的抽样呢？,简单随机抽样,要了解全国高中生的视力情况，在全国抽取了这15所中学的全部高中生15000人进行视力测试。,考察对象是什么？,在统计中，我们把所要考察的对象的全体叫做总体,全国每位高中学生的视力情况。,把组成总体的每一个考察的对象叫做个体,这15000名学生的视力情况又组成一个集体,从总体中取出的一部分个体的集体叫做这个总体的一个样本。,15000,样本中的个体的数目叫做样本的容量。,全国高中生的视力,基本概念,总体的概念,把所要考察的对象的全体叫做总体.,个体的概念,总体中的每一个考察对象叫做个体.,样本的概念,从总体中所抽取的一部分个体叫做总体的一个样本.,样本容量的概念,样本中所含个体的数目叫做样本的容量.,为了了解高一（5）班51名同学的视力情况，从中抽取10名同学进行检查。,（2）如何抽取呢？,请问：,抽签法,实 例 一,（1）此例中总体、个体、样本、样本容量分别是什么？,抽签法,开始,51名同学从1到51编号,制作1到51个号签,将51个号签搅拌均匀,随机从中抽出10个签,对号码一致的学生检查,结束,为了了解高一（5）班51名同学的视力情况，从中抽 取10名同学进行检查。,抽签法的一般步骤：,（1）将总体中的N个个体编号(号码从1到N)；,（2）将这N个号码写在形状、大小相 同的号签上；,（3）将号签放在同一箱中，并搅拌均匀；,（4）从箱中每次抽出1个号签，并记录其编号,连续抽出n次；,（5）将总体中与抽到的号签编号一致的n个个体取出。,（总体个数N，样本容量n）,抽签法的一般步骤：,（1）将总体中的N个个体编号(号码从1到N)；,（2）将这N个号码写在形状、大小相 同的号签上；,（3）将号签放在同一箱中，并搅拌均匀；,（4）从箱中每次抽出1个号签，并记录其编号,连续抽出n次；,（5）将总体中与抽到的号签编号一致的n个个体取出。,（总体个数N，样本容量n）,开始,编号,制签,搅匀,抽签,取出个体,结束,抽签法的特征 适用范围：总体的个体数不多时.优点：简单易行,实验（一）,调查本班同学对数学和语文科目的学习兴趣，请每一位同学准备一张小纸条，写上自己喜爱的科目。,实验结果是什么呢?大家 更喜欢哪个科目呢？,假设我们要考察某公司生产的500克袋 装牛奶的质量是否达标,现从800袋牛奶 中抽取60袋进行检验,如何抽取？,实 例二,用抽签法还可行吗？,随机数表法,随机数表的制作方法：,抽签法,抛掷骰子法和计算机生成法.,一个有效的办法是制作一个表,其中的每个数都是用随机方法产生的,这样的表称为随机数表. 于是我们只要按一定规则到随机数表中选取号码就可以了,这样的抽样方法叫做随机数表法.,随机数表,教材103页,第一步,先将800袋牛奶编号,可以编为000,001, 799 .,第二步,在随机数表中任选一个数,例如选出第8行 第7列的数7.,(为了便于说明,下面摘取了附表1的第6行至第10行）.,第三步,从选定的数7开始向右读(读数的方向也可以是向左、向上、向下等）,得到一个三位数785,由于785799,说明号码785在总体内,将它取出;继续向右读,得到916,由于916799,将它去掉,按照这种方法继续向右读,又取出567,199,507,依次下去,直到样本的60个号码全部取出,这样我们就得到一个容量为60的样本.,随机数法抽取样本的步骤：,将总体中的所有个体编号（每个 号码位数一致）； 在随机数表中任选一个数作为开始； 从选定的数开始按一定方向读下去，得到的数码若不在编号中，则跳过；若在编号中则取出，得到的数码若在前面已经取出，也跳过。如此进行下去，直到取满为止； 根据选定的号码抽取样本。,小实验,用随机数表法重复前面的实验，看看实验结果是否相同。,简单随机抽样,一般地，设一个总体的个体数为N，如果通过逐个不放回抽取的方法从中抽取n个个体作为样本，且每个体被抽到的概率相等，就称这样的抽样方法为简单随机抽样。,简单随机抽样的特点：,它是一种不放回抽样；,它是逐个地进行抽取；,它是一种等概率抽样,它的总体个数有限的；,有限性,逐个性,不回性,等率性,练习：,下列抽取样本的方式是属于简单随机抽样的是（ ） 从无限多个个体中抽取100个个体作样本； 盒子里有80个零件，从中选出5个零件进行质量检验，在抽样操作时，从中任意拿出一个零件进行质量检验后，再把它放回盒子里； 从8台电脑中不放回的随机抽取2台进行质量检验（假设8台电脑已编好号，对编号随机抽取） A. B. C. D.以上都不对,四个特点：总体个数有限；逐个抽取；不放回；每个个体机会均等，与先后无关。,C,2:某市为了了解本市13850名高中毕业生的数学毕业会考的情况,要从中抽取500名进行数据分析,那么这次考察的总体数为_,样本容量是_.,13850,500,3:为了了解全校240名学生的身高情况,从中抽取40名学生进行测量，下列说法正确的是( ) A总体是240 B、个体是每一个学生 C、样本是40名学生 D、样本容量是40,D,通过本节的学习你有 什么收获呢？,抽签法,2.简单随机抽样的方法：,随机数表法,课后小结,一般地，设一个总体的个体数为N，如果通过逐个抽取的方法从中抽取一个样本，且每次抽取时各个个体被抽到的概率相等，就称这样的抽样为简单随机抽样。,1.简单随机抽样的概念,特点是：有限性，逐个性，不回性，等率性,1、下面的抽样方法是简单随机抽样吗？ （1）某班45名同学，指定个子最高的5名同学参加学校组织的某项活动； （2）从20个零件中一次性抽出3个进行质量检验；（3）一儿童从玩具箱中的20件玩具中随意拿出一 件来玩，玩后放回再拿下一件，连续玩了5件。,课堂小测,2:为了测量所加工一批零件的长度,抽测了其中200个零件,在这个问题中,200个零件的长度是( ) A、总体 B、总体的容量 C、总体的一个样本 D、样本容量,3.对于简单随机抽样,每个个体每次被抽到的机会都_.,作业,练习册 随堂训练 1 2 3,课时作业（九）,2.1.2 系统抽样,1、简单随机抽样的定义：,一般地,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,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、简单随机抽样的特点： (1)总体个数有限； (2)逐个抽取； (3)是不放回的抽样。 (5)每个个体被抽取的可能性均为n/N.（等率抽样）,复习回顾,3、什么叫抽签法(抓阄法)？ 抽签法就是把总体中的N个个体编号,把号码写在号签上,将号签放在一个容器中,搅拌均匀后,每次从中抽取一个号签,连续抽取n次,就得到一个容量为n的样本.,4、抽签法的一般步骤是怎样的？ (1)将总体的所有N个个体从0到(N-1)编号; (2)准备N个号签分别标上这些编号,将号签放在容器 中搅拌均匀; (3)每次抽取一个号签,不放回地连续取n次; (3)将取出的n个号签上的号码所对应的n个个体作为 样本.,5、什么叫随机数表法？,利用随机数表、随机数骰子或计算机产生的随机数进行抽样，叫随机数法；课本P56页给出的方法叫随机数表法。,练习：我校有800名学生参加英语单词竞赛， 为了解考试成绩，现打算从中抽取一个 容量为40的样本，如何抽取？,【探究】：除了用简单随机抽样获取样本外，你能否设计其他抽取样本的方法？,我们按照下面的步骤进行抽样: 第一步:将这800名学生从1开始进行编号; 第二步:确定分段间隔k,对编号进行分段.由于 k=800/40=20,这个间隔可以定为20; 第三步:从号码为120的第一个间隔中用简单随机抽样 的方法确定第一个个体编号,假如为6号; 第四步:从第6号开始,每隔20个号码抽取一个,得到 6,26,46,66,786.这样就得到一个样本容量 为40的样本.,一.系统抽样的定义： 要从容量为N的总体中抽取容量为n的样本，可将总体分成均衡的若干部分，然后按照预先制定的规则，从每一部分抽取一个个体，得到所需要的样本，这种抽样的方法叫做系统抽样。,【说明】由定义可知系统抽样有以下特征： （1）当总体容量N较大时，采用系统抽样; （2）将总体分成均衡的若干部分指的是将总体分段，分 段的间隔要求相等，因此，系统抽样又称等距抽样; （3）预先制定的规则通常指的是：在第1段内采用简单随机抽样确定一个起始编号，在此编号的基础上加上分段间隔的整倍数即为抽样编号。,二、从容量为N的总体中抽取容量为n的样本,用系统抽样的一般步骤为: （1）将总体中的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）将整体按编号进行分段，确定分段间隔k(kN）. （3）在第一段用简单随机抽样确定起始个体的编号L（Lk）。 （4）按照一定的规则抽取样本，通常是将起始编号L加上间隔k得到第2个个体编号L+K，再加上K得到第3个个体编号L+2K，这样继续下去，直到获取整个样本.,说明(1)分段间隔的确定:,当 是整数时,取k= ;,当 不是整数时,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.通常取k=,(2)从系统抽样的步骤可以看出，系统抽样是把一个问题划分成若干部分分块解决，从而把复杂问题简单化，体现了数学转化思想。,【例题解析】 例1、某校高中三年级的295名学生已经编号为1，2，295，为了了解学生的学习情况，要按1：5的比例抽取一个样本，用系统抽样的方法进行抽取，并写出过程。,解:样本容量为2955=59.,(2)确定分段间隔k=5,将编号分为59段;,(3)采用简单随机抽样的方法，从第一组5名学生中抽出一名学生，如确定编号为3的学生,依次取出的学生编号为3,8,13,288,293 ,这样就得到一个样本容量为59的样本.,(1)将295名学生编号;,例2、从编号为150的50枚最新研制的某种型号的导弹中随机抽取5枚来进行发射实验，若采用每部分选取的号码间隔一样的系统抽样方法，则所选取5枚导弹的编号可能是（ ） A5，10，15，20，25 B、3，13，23，33，43 C、1， 2， 3， 4， 5 D、2， 4， 6， 16，32,B,例3:从2005个编号中抽取20个号码入样，采用系统抽样的方法，则抽样的间隔为 （ ） A99 B、99.5 C100 D、100.5,C,例4:某小礼堂有25排座位，每排20个座位，一次心理学讲座，礼堂中坐满了学生，会后为了了解有关情况，留下座位号是15的所有25名学生进行测试，这里运用的是 抽样方法。,系统,例5:采用系统抽样从个体数为83的总体中抽取一个样本容量为10的样本，那么每个个体 人样的可能性为 _.,例6：从2004名学生中选取50名组成参观团，若采用下面的方法选取：先用简单随机抽样从2004人中剔除4人，剩下的2000个再按系统抽样的方法进行，则每人入选的机会( ) A.不全相等 B.均不相等 C.都相等 D.无法确定,C,能力提高,问题我们知道系统抽样的步骤是 (1)将总体中的N个个体进行编号; (2)确定分段间隔k,对编号进行分段; (3)在第1段中用简单随机抽样确定第一个个体编号; (4)按照一定的规则抽取样本. 这里所说的规则是否只能是课本上的那种?,(2004年福建省高考卷)一个总体中有100个个体,随机编号为0,1,2,99,依编号顺序平均分成10个小组,组号分别为1,2,3,10.现用系统抽样方法抽取一个容量为10的样本,规定如果在第1组随机抽取的号码为m,那么在第k组抽取的号码个位数字与m+k的个位数字相同.若m=6,则在第7组中抽取的号码是_.,解析:依编号顺序平均分成的10个小组分别为09, 1019, 2029, 3039, 4049,5059,6069,7079,8089,9099.因第7组抽取的号码个位数字应是3,所以抽取的号码是63.,小结 1.系统抽样的定义; 2.系统抽样的一般步骤; 3.分段间隔的确定.,分层抽样,假设某地区有高中生2400人，初中生10900人，小学生11000人，此地教育部门为了了解本地区中小学的近视情况及其形成原因，要从本地区的学生中抽取1%的学生进行调查，你认为应当怎样抽取样本？,你认为哪些因素影响学生视力？抽样要考虑的因素？,一、分层抽样的定义。,一般地，当总体由差异明显的几部分组成时，为了使样本更客观地反映总体的情况，常将总体按不同的特点分成层次比较分明的几部分，然后按各部分在总体中所占的比进行抽样 ，这种抽样的方法叫分层抽样。,应用分层抽样应遵循以下要求： （1）分层：将相似的个体归人一类，即为一层， 分层要求每层的各个个体互不交叉，即遵循不重复、 不遗漏的原则。 （2）分层抽样为保证每个个体等可能入样，需 遵循在各层中进行简单随机抽样，每层样本数量与 每层个体数量的比与这层个体数量与总体容量的比 相等。,二、分层抽样的步骤：,（1）分层：将总体按某种特征分成若干部分。 （2）确定比例：计算各层的个体数与总体的个体数的比。 （3）确定各层应抽取的样本容量。 （4）在每一层进行抽样（各层分别按简单随机抽样或系统抽样的方法抽取），综合每层抽样，组成样本。,练习：某校高一、高二和高三年级分别有学生 1000，800，700名，为了了解全校学生的 视力情况，从中抽取容量为100的样本，怎样 抽取较为合理？,例2：一个地区共有5个乡镇，人口3万人，其中人口比例为3：2：5：2：3，从3万人中抽取一个300人的样本，分析某种疾病的发病率，已知这种疾病与不同的地理位置及水土有关，问应采取什么样的方法？并写出具体过程。,解：因为疾病与地理位置和水土均有关系，所以不同乡镇的 发病情况差异明显，因而采用分层抽样的方法，具体过程如下： （1）将3万人分为5层，其中一个乡镇为一层。 （2）按照样本容量的比例随机抽取各乡镇应抽取的样本。 3003/15=60（人），3005/15=100（人）， 3002/15=40（人），3003/15=60（人）， 因此各乡镇抽取人数分别为60人、40人、100人、 40人、60 人。 （3）将300人组到一起，即得到一个样本。,课堂练习,1、某校有500名学生，其中O型血的有200人，A型血的人有125人，B型血的有125人，AB型血的有50人，为了研究血型与色弱的关系，要从中抽取一个20人的样本，按分层抽样，O型血应抽取的人数为 人，A型血应抽取的人数为 人，B型血应抽取的人数 为 人，AB型血应抽取的人数为 人。,8,2,5,5,2、某中学高一年级有学生600人，高二年级有 学生450人，高三年级有学生750人，若该校取 一个容量为n的样本，每个学生被抽到的可能性 均为0.2, 则n=_,360,三种抽样方法的比较,从总体中 逐个抽取,将总体均分成几部分，按事先确定的规则在各部分抽取,将总体分成几层，分层进行抽取,在起始部分抽样时采用简单随机抽样,各层抽样时采用简单随机抽样或系统抽样,总体中的个体数较少,总体中的个体数较多,总体由差异明显的几部分组成,共同点:,（1）抽样过程中每个个体被抽到的可能性相等,（2）每次抽出个体后不再将它放回，即不放回抽样,1下列问题中，采用怎样的抽样方法较为合理？ (1)从10台电冰箱中抽取3台进行质量检查； (2)某电影院有32排座位，每排有40个座位 ，座位号为 1至40。有一次报告会坐满了听众，报告会结束后为听 取意见，需留下32名听众进行座谈； (3)某学校有160名教职工，其中教师120名，行政人员 16名，后勤人员24名，为了了解教职工对学校在校务 公开方面的意见，拟抽取一个容量为20的样本。,应用举例,2 填空:,为了了解某地区参加数学竞赛的1005名学生的数学成绩,打算从中抽取一个容量为50的样本,现用系统抽样的方法,需要用 方法先从总体中剔除 个个体,然后按编号顺序每间隔_个号码抽取一个.,简单随机抽样,5,20,请归纳系统抽样方法的步骤：,1 编号;,2 确定组距k;,3 在第一组用简单随机抽样方法确定第一个编号x;,4 编号为 x 、 x+k、 x+2k、 、x +(n-1)k作为样本.,应用举例,3 某校小礼堂举行心理讲座,有500人参加听课,坐满小礼堂，现从中选取25名同学了解有关