高中数学 第三章 统计案例 3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用课件 新人教A版选修23.ppt

3 2独立性检验的基本思想及其初步应用 第三章统计案例 学习目标1 了解分类变量的意义 2 了解2 2列联表的意义 3 了解随机变量k2的意义 4 通过对典型案例分析 了解独立性检验的基本思想和方法 问题导学 达标检测 题型探究 内容索引 问题导学 思考山东省教育厅大力推行素质教育 增加了高中生的课外活动时间 某校调查了学生的课外活动方式 结果整理成下表 答案可通过表格与图形进行直观分析 也可通过统计分析定量判断 知识点一分类变量及2 2列联表 如何判定 喜欢体育还是文娱与性别是否有联系 梳理 1 分类变量变量的不同 值 表示个体所属的 像这样的变量称为分类变量 2 列联表 定义 列出的两个分类变量的 称为列联表 不同类别 频数表 2 2列联表一般地 假设有两个分类变量x和y 它们的取值分别为和 其样本频数列联表 也称为2 2列联表 为下表 x1 x2 y1 y2 1 与表格相比 图形更能直观地反映出两个分类变量间是否 常用等高条形图展示列联表数据的特征 2 如果通过直接计算或等高条形图发现相差很大 就判断两个分类变量之间 知识点二等高条形图 相互影响 频率 有关系 1 定义 利用随机变量k2来判断 两个分类变量有关系 的方法称为独立性检验 2 k2 其中n a b c d为样本容量 3 独立性检验的具体做法 1 根据实际问题的需要确定容许推断 两个分类变量有关系 犯错误概率的上界 然后查表确定 临界值k0 知识点三独立性检验 2 利用公式计算随机变量k2的 3 如果 就推断 x与y有关系 这种推断犯错误的概率不超过 否则 就认为在不超过 的前提下不能推断 x与y有关系 或者在样本数据中支持结论 x与y有关系 观测值k k k0 犯错误的概率 没有发现足够证据 1 列联表中的数据是两个分类变量的频数 2 事件a与b的独立性检验无关 即两个事件互不影响 3 k2的大小是判断事件a与b是否相关的统计量 思考辨析判断正误 题型探究 例1为了解铅中毒病人与尿棕色素为阳性是否有关系 分别对病人组和对照组的尿液作尿棕色素定性检查 结果如下 类型一等高条形图的应用 试画出列联表的等高条形图 分析铅中毒病人和对照组的尿棕色素阳性数有无差别 铅中毒病人与尿棕色素为阳性是否有关系 解答 解等高条形图如图所示 其中两个浅色条的高分别代表铅中毒病人和对照组样本中尿棕色素为阳性的频率 由图可以直观地看出铅中毒病人与对照组相比 尿棕色素为阳性的频率差异明显 因此铅中毒病人与尿棕色素为阳性有关系 反思与感悟在等高条形图中 可以估计满足条件x x1的个体中具有y y1的个体所占的比例 也可以估计满足条件x x2的个体中具有y y1的个体所占的比例 两个比例的值相差越大 x与y有关系成立的可能性就越大 跟踪训练1网络对现代人的生活影响较大 尤其是对青少年 为了解网络对中学生学习成绩的影响 某地区教育主管部门从辖区初中生中随机抽取了1000人调查 发现其中经常上网的有200人 这200人中有80人期末考试不及格 而另外800人中有120人不及格 利用图形判断学生经常上网与学习成绩有关吗 解答 解根据题目所给的数据得到如下2 2列联表 得出等高条形图如图所示 比较图中阴影部分的高可以发现经常上网不及格的频率明显高于经常上网及格的频率 因此可以认为经常上网与学习成绩有关 例2某大学餐饮中心为了解新生的饮食习惯 在全校一年级学生中进行了抽样调查 调查结果如下表所示 类型二独立性检验 根据表中数据 问是否在犯错误的概率不超过0 05的前提下认为 南方学生和北方学生在选用甜品的饮食习惯方面有差异 解答 解将2 2列联表中的数据代入公式计算 得 因为4 762 3 841 所以在犯错误的概率不超过0 05的前提下认为 南方学生和北方学生在选用甜品的饮食习惯方面有差异 反思与感悟 1 独立性检验的关注点在2 2列联表中 如果两个分类变量没有关系 则应满足ad bc 0 因此 ad bc 越小 关系越弱 ad bc 越大 关系越强 2 独立性检验的具体做法 根据实际问题的需要确定允许推断 两个分类变量有关系 犯错误的概率的上界 然后查表确定临界值k0 利用公式k2 计算随机变量k2的观测值k 如果k k0 推断 x与y有关系 这种推断犯错误的概率不超过 否则 就认为在犯错误的概率不超过 的前提下不能推断 x与y有关系 或者在样本数据中没有发现足够的证据支持结论 x与y有关系 跟踪训练2某省进行高中新课程改革已经四年了 为了解教师对新课程教学模式的使用情况 某一教育机构对某学校的教师关于新课程教学模式的使用情况进行了问卷调查 共调查了50人 其中有老教师20人 青年教师30人 老教师对新课程教学模式赞同的有10人 不赞同的有10人 青年教师对新课程教学模式赞同的有24人 不赞同的有6人 1 根据以上数据建立一个2 2列联表 解答 解2 2列联表如下所示 2 判断是否有99 的把握说明对新课程教学模式的赞同情况与教师年龄有关系 解答 解假设 对新课程教学模式的赞同情况与教师年龄无关 所以没有99 的把握认为对新课程教学模式的赞同情况与教师年龄有关 例3 2017 全国 改编 海水养殖场进行某水产品的新 旧网箱养殖方法的产量对比 收获时各随机抽取了100个网箱 测量各箱水产品的产量 单位 kg 其频率分布直方图如图 类型三独立性检验的综合应用 1 设两种养殖方法的箱产量相互独立 记a表示事件 旧养殖法的箱产量低于50kg 新养殖法的箱产量不低于50kg 估计a的概率 解答 解记b表示事件 旧养殖法的箱产量低于50kg c表示事件 新养殖法的箱产量不低于50kg 由p a p bc p b p c 则旧养殖法的箱产量低于50kg的频率为 0 012 0 014 0 024 0 034 0 040 5 0 62 故p b 的估计值为0 62 新养殖法的箱产量不低于50kg的频率为 0 068 0 046 0 010 0 008 5 0 66 故p c 的估计值为0 66 则事件a的概率估计值为p a p b p c 0 62 0 66 0 4092 a发生的概率为0 4092 2 填写下面列联表 并根据列联表判断是否有99 的把握认为箱产量与养殖方法有关 解答 附 解根据箱产量的频率分布直方图得到列联表 由15 705 6 635 故有99 的把握认为箱产量与养殖方法有关 反思与感悟两个分类变量相关关系的判断 1 等高条形图法 在等高条形图中 可以估计满足条件x x1的个体中具有y y1的个体所占的比例 也可以估计满足条件x x2的个体中具有y y1的个体所占的比例 两个比例的值相差越大 x与y有关系成立的可能性就越大 2 观测值法 通过2 2列联表 先计算k2的观测值k 然后借助k的含义判断 两个分类变量有关系 这一结论成立的可信程度 跟踪训练3为了解某班学生喜爱打篮球是否与性别有关 对本班48人进行了问卷调查得到了如下的2 2列联表 解答 已知在全班48人中随机抽取1人 抽到喜爱打篮球的学生的概率为 1 请将上面的2 2列联表补充完整 不用写计算过程 解列联表补充如下 2 能否在犯错误的概率不超过0 05的前提下认为喜爱打篮球与性别有关 说明你的理由 解答 因为4 286 3 841 所以 能在犯错误的概率不超过0 05的前提下认为喜爱打篮球与性别有关 3 现从女生中抽取2人进一步调查 设其中喜爱打篮球的女生人数为x 求x的分布列与均值 解答 解喜爱打篮球的女生人数x的可能取值为0 1 2 其概率分别为 故x的分布列为 达标检测 1 某机构调查中学生的近视情况 了解到某校150名男生中有80名近视 140名女生中有70名近视 在检验这些中学生眼睛近视是否与性别有关时用什么方法最有说服力a 平均数b 方差c 回归分析d 独立性检验 答案 1 2 3 4 5 答案 解析 2 对于分类变量x与y的随机变量k2的观测值k 下列说法正确的是a k越大 x与y有关系 的可信程度越小b k越小 x与y有关系 的可信程度越小c k越接近于0 x与y没有关系 的可信程度越小d k越大 x与y没有关系 的可信程度越大 解析k越大 x与y没有关系 的可信程度越小 则 x与y有关系 的可信程度越大 k越小 x与y有关系 的可信程度越小 1 2 3 4 5 答案 解析 3 用等高条形图粗略估计两个分类变量是否相关 观察下列各图 其中两个分类变量关系最强的是 解析由等高条形图易知 d选项两个分类变量关系最强 1 2 3 4 5 4 若在研究吸烟与患肺癌的关系中 通过收集 整理分析数据得 吸烟与患肺癌有关 的结论 并且有99 以上的把握认为这个结论是成立的 则下列说法中正确的是a 100个吸烟者中至少有99人患有肺癌b 1个人吸烟 那么这个人有99 的概率患有肺癌c 在100个吸烟者中一定有患肺癌的人d 在100个吸烟者中可能一个患肺癌的人也没有 1 2 3 4 5 答案 解析 解析独立性检验的结论是一个统计量 统计的结果只是说明事件发生的可能性的大小 具体到一个个体 则不一定发生 解答 5 高中流行这样一句话 文科就怕数学不好 理科就怕英语不好 下表是一次针对高三文科学生的调查所得的数据 1 2 3 4 5 1 计算a b c的值 解由478 a 490 得a 12 由a 24 c 得c 12 24 36 由b c 913 得b 913 36 877 1 2 3 4 5 解答 2 文科学生总成绩不好与数学成绩不好有关系吗 解计算随机变量k2的观测值 1 2 3 4 5 因为p k2 5 024 0 025 所以在犯错误的概率不超过0 025的前提下 认为文科