内容正文:
第九章 概率与统计 3
课时作业70 成对数据的统计分析
-
一、单项选择题
1.下面各图中,散点图与样本相关系数r不符合
的有 ( )
A
B
C
D
2.(2023·重庆一中高三阶段练习)根据分类变量
X 与Y 的观察数据,计算得到χ2=3.174,依据
下表给出的χ2 独立性检验中的小概率值和相
应的临界值,下列说法正确的是 ( )
α 0.1 0.05 0.01 0.005 0.001
xα 2.706 3.841 6.635 7.879 10.828
A.有95% 的把握认为变量X 与Y 独立
B.有95% 的把握认为变量X 与Y 不独立
C.变量X 与Y独立,这个结论犯错误的概率不
超过10%
D.变量X 与Y不独立,这个结论犯错误的概率
不超过10%
3.观察下图的等高堆积条形图,其中最有把握认
为两个分类变量X,Y 之间没有关系的是( )
A
B
C
D
4.某种产品的广告支出费用x(单位:万元)与销
售额y(单位:万元)的数据如下表:
x 2 4 5 6 8
y 30 40 60 50 70
已知y关于x的经验回归方程为ŷ=6x+â,则
当广告支出费用为5万元时,残差为 ( )
A.10万元 B.14万元
C.23万元 D.24万元
5.针对时下的“短视频热”,某高校团委对学生性
别和喜欢短视频是否有关联进行了一次调查,
其中被调查的男生、女生人数均为5m(m ∈
N*)人,男生中喜欢短视频的人数占男生人数
的4
5
,女生中喜欢短视频的人数占女生人数的
3
5.
零假设为H0:喜欢短视频和性别相互独立.
若我们推断H0 不成立,此推断犯错误的概率
不超过5%,则m 的最小值为 ( )
附:χ2=
n(ad-bc)2
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
,
附表:
α 0.05 0.01
xα 3.841 6.635
A.7 B.8
C.9 D.10
二、多项选择题
6.下列有关样本相关系数r的说法正确的是
( )
A.样本相关系数r可用来衡量x与y之间的线
性相关程度
B.|r|≤1,且|r|越接近0,线性相关程度
越弱
-431-
hh
C.|r|≤1,且|r|越接近1,线性相关程度
越强
D.|r|≤1,且|r|越接近1,线性相关程度
越弱
7.近年来,随着人工智能技术的不断发展,各种
AI应用也不断普及,ChatGPT就是一款具有
人类沟通能力的智能AI工具.随着人工智能
的加入,各类传媒、影视、游戏行业迎来了高速
的发展,AI技术降低了这些行业的人力成本,
提高了效率,如图是某公司近年来在人力成本
上的投入资金变化情况的散点图,其中x 为年
份代号(第1年至第7年),y(单位:万元)为人
力成本的投入资金,小明选用2个模型来拟合,
模型一:ŷ=-5x+â,已知∑
7
i=1
yi=490,其中决
定系数R21=0.732
5,模型二:ŷ=ĉ1+ĉ2ln
x
(c2<0),其中决定系数R22=0.918
3,则下列
说法正确的有 ( )
A.â=90
B.模型一中解释变量增加1个单位,响应变量
则大致减少5个单位
C.模型一中第7年的残差为5
D.模型一的拟合效果更好
8.通过随机询问相同数量的不同性别的大学生
在购买食物时是否看营养说明,得知有1
6
的男
大学生“不看”,有1
3
的女大学生“不看”,若有
99% 的把握认为性别与是否看营养说明之间
有关,则调查的总人数可能为 ( )
附:χ2=
n(ad-bc)2
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
,其中
n=a+b+c+d.
α 0.10 0.010 0.001
xα 2.706 6.635 10.828
A.150 B.170 C.192 D.216
三、填空题
9.第19届亚运会于2023年9月23日至10月8日
在杭州举行,某网络直播平台调研“大学生是
否喜欢观看体育比赛直播与性别有关”,从某
高校男、女生中各随机抽取100人进行问卷调
查,得到如下数据(5≤m ≤15,m ∈N).
喜欢观看 不喜欢观看
男生 80-m 20+m
女生 50+m 50-m
通过计算,有95%以上的把握认为大学生喜欢
观看体育比赛直播与性别有关,则在被调查的
100名女生中喜欢观看体育比赛直播的人数的
最大值为 .
附:χ2=
n(ad-bc)2
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
,其中
n=a+b+c+d.
α 0.15 0.10 0.05 0.010 0.001
xα 2.072 2.706 3.841 6.635 10.828
10.根据下面的数据:
x 1 2 3 4
y 31.6 52.5 72 91.9
求得y 关于x 的经验回归方程为ŷ=20x+
12,则这组数据相对于所求的经验回归方程
的4个残差的方差为 .
11.某池塘中水生植物的覆盖水塘面积x(单位:
dm2)与水生植物的株数y(单位:株)之间的
相关关系,收集了4组数 据,用 模 型y =
-432-
第九章 概率与统计 3
cekx(c>0)去拟合x与y的关系,设z=ln
y,
x 与z的数据如表格所示:
x 3 4 6 7
z 2.5 3 4 5.9
得到x 与z的经验回归方程ẑ=0.7x+â,则
c= .
四、解答题
12.(2024·江西吉安教学质量检测)某乡镇为了
提高乡镇居民收入,对山区进行大面积指导
农民种植黄芪、党参、当归等药材,同时在种
植药材附近种植草,让牛羊吃,发展畜牧业,
第二年将种植药材的地改种草让牛羊吃,将
牛羊吃过的草地改种药材,这样药材的生长
主要依靠牛羊等有机肥来供给,提高药效,同
时增加农民的经济收入.现将该乡镇某农户
近7年(2016年至2022年对应年份代码1~
7)的种植药材的收入金额绘成折线图(如
图),同时统计出相关数据:
7≈2.65,∑
7
i=1
yi =266,∑
7
i=1
xiyi =1
197,
∑
7
i=1
(yi-y)2 =25.8,∑
7
i=1
(xi-x)(yi-y)=
133.
(1)根据图中所给出的折线图,判断ŷ=b̂x+
â和ŷ=m̂ex+n̂哪一个更适合作为回归模型;
(给出判断即可,不必说明理由)
(2)求样本相关系数r(保留两位小数)并求种
植药材收入y关于年份代码x的经验回归方程;
(3)若在生物学上将在药材附近同时种植草
称作间作,将药材和草每年轮流种植称作轮
作,根据题目所给信息,分析这两种种植方式
对当地居民收入的影响.
附:样本相关系数r=
∑
n
i=1
(xi-x)(yi-y)
∑
n
i=1
(xi-x)2∑
n
i=1
(yi-y)2
,经验回归直线
ŷ=b̂x+â中斜率和截距的最小二乘估计公
式分别为b̂=
∑
n
i=1
(xi-x)(yi-y)
∑
n
i=1
(xi-x)2
,â=y-b̂x.
13.新修订的《中华人民共和国体育法》于2023年
1月1日起施行,对于引领我国体育事业高质
量发展,推进体育强国和健康中国建设具有
十分重要的意义.某高校为调查学生性别与
是否喜欢排球运动的关系,在全校范围内采
用简单随机抽样的方法,分别抽取了男生和
女生各100名作为样本,经统计,得到了如图
所示的等高堆积条形图:
-433-
hh
(1)根据等高堆积条形图,填写下列2×2列联
表,并依据α=0.001的独立性检验,是否可以
认为该校学生的性别与是否喜欢排球运动有
关联;
性别
是否喜欢排球运动
是 否
男生
女生
(2)将样本的频率视为概率,现从全校的学生
中随机抽取50名学生,设其中喜欢排球运动
的学生的人数为X,求使得P(X=k)取得最
大值时的k值.
附:χ2 =
n(ad-bc)2
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
,其
中n=a+b+c+d,x0.001=10.828.
2
14.为了考察某种药物预防疾病的效果,进行动
物试验,得到如下列联表:
药物
疾病
未患病 患病
合计
服用 a 50-a 50
未服用 80-a a-30 50
合计 80 20 100
若在本次考察中得出“在犯错误的概率不超
过0.01的前提下认为药物有效”的结论,则a
的最小值为 .(其中a≥40且a∈N*.
参考数据:6.635≈2.58,10.828≈3.29)
附:χ2=
n(ad-bc)2
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
,n=
a+b+c+d.
α 0.1 0.05 0.01 0.0050.001
xα 2.7063.8416.6357.87910.828
-434-
hh
s2乙 =
1
10×
[(127-131)2 +(116-
131)2 + (144 - 131)2 + (127 -
131)2 + (144 - 131)2 + (116 -
131)2 + (140 - 131)2 + (140 -
131)2 + (116 - 131)2 + (140 -
131)2]=128.8.选甲组理由:甲、乙
两组平均数相差不大,但s2甲 <s2乙,甲
组成绩 波 动 小.选 乙 组 理 由:x甲 <
x乙,且乙组中不低于140分的团队
多,在竞技比赛中,高分团队获胜的
概率大.
14.解:(1)由高一(1)班成绩的中位数是
87分可知,85分排在第25名以后,从
名次上讲并不能说85分在班里是上
游,但也不能只从这次测试的名次上
来判断学习的好坏.小刚得了85分,
说明他对这阶段的学习内容掌握得
较好,从掌握的学习内容上讲也算是
上游.
(2)高一(1)班 成 绩 的 中 位 数 是87
分,说明高于87分的人数将近一半,
而平均分为79分,标准差又很大,说
明低分者很多,两极分化严重,建议
对学习差的学生给予帮助.
高一(2)班成绩的中位数和平均数都
是79分,标准差较小,说明学生成绩
之间的差别较小,学 习 差 的 学 生 较
少,但学习优秀的学生也很少,建议
采取措施提高优秀学生的人数.
15.AC 根据题图可得,甲同学的逻辑
思维成绩排名很靠前但总排名靠后.
说明阅读表达成绩排名靠后,所以甲
同学的 逻 辑 思 维 成 绩 排 名 比 他 的 阅
读表达成绩排名更靠前,故 A正确;
乙同学 的 逻 辑 思 维 成 绩 排 名 适 中 但
总排名靠前,说明阅读表达成绩排名
靠前,乙同学的逻辑思维成绩排名比
他的阅 读 表 达 成 绩 排 名 更 靠 后,故
B错误;甲、乙、丙三位同学的逻辑思
维成绩排 名 中,甲 同 学 更 靠 前,所 以
在甲、乙、丙 三 位 同 学 的 阅 读 表 达 成
绩排名中,甲同学更靠后,故C正确;
甲同学 的 总 成 绩 排 名 比 丙 同 学 的 总
成绩排名更靠后,故D错误.故选AC.
16.AC 设丢失的数据为x,则这七个数
据的 平 均 数 为
31+x
7
,众 数 是3,若
3<x < 5,则 中 位 数 为 x,此 时
31+x
7 +3=2x
,解得x=4;若x≥
5,则中位数为5,此时31+x7 +3=
2×5,解得x =18,综上所述,丢失的
数据可能是4或18.
课时作业70 成对数据的
统计分析
1.B 2.D 3.B 4.A
5.C 依题意得男生中喜欢短视频的人
数为4m 人,男生中不喜欢短视频的人
数为m 人,女生中喜欢短视频的人数
为3m 人,女生中不喜欢短视频的人数
为2m 人,所以2×2列联表为:
喜欢短视
频人数
不喜欢短
视频人数
合计
男生人数 4m m 5m
女生人数 3m 2m 5m
合计 7m 3m 10m
零假设为 H0:喜欢短视频和性别相互
独 立,χ2 =
10m(8m2-3m2)2
5m·5m·7m·3m =
10m
21
,因为推断 H0 不成立犯错误的概
率不超过5%,所以10m21 ≥3.841
,解得
m ≥8.066
1,因为m∈N*,所以m 的
最小值为9.
6.ABC 样本相关系数是来衡量两个变
量之间的线性相关程度 的,样 本 相 关
系数是一个绝对值小于或等于1的量,
并且它的绝对值越大就说明线性相关
程度 越 强,所 以 不 正 确 的 只 有 D.故
选ABC.
7.AB 对于A,因为∑
7
i=1
yi =490,所以
y=70,又x =4,代入ŷ= -5x+â,
得到70= -5×4+â,解得â=90,故
A正确;对 于 B,因 为 模 型 一 为 ŷ =
-5x+90,故解释变量x 增加1个单
位,响应变量y 则大致减少5个单位,
故B正确;对于C,令x =7,则 ŷ =
-5×7+90=55,则 残 差 为50-
55= -5,故C错误;对于D,因为R21=
0.732
5<R22 =0.918
3,故模型二拟
合效果更好,故D错误.故选AB.
8.CD 设 男 女 大 学 生 各 有 m(m >0)
人,根 据 题 意 画 出2×2列 联 表,如
下图:
看 不看 合计
男
5
6m
1
6m m
女
2
3m
1
3m m
合计
3
2m
1
2m 2m
所以χ2 =
2m 56m×
1
3m-
1
6m×
2
3m
2
3
2m×
1
2m×m×m
=
2m
27
,因为有99% 的把握认为性别与是
否看 营 养 说 明 之 间 有 关,所 以2m
27 ≥
6.635,解 得2m ≥179.145,又 m ∈
6n,n∈N*,结合选项,可知C,D符合
题意,故选CD.
9.58 10.0.105
11.e0.35
解析:由已知可得,x =
3+4+6+7
4 =5
,z=
2.5+3+4+5.9
4 =3.85
,所以3.85=
0.7×5+â,解得â =0.35,所以ẑ =
0.7x+0.35,由z =ln
y,得ln
ŷ =
0.7x+0.35,所 以 ŷ =e0.7x+0.35 =
e0.35·e0.7x,所以c=e0.35.
12.解:(1)因为折线图更接近直线,所以
ŷ =b̂x+â更适合作为回归模型.
(2)因为x=
1
7×
(1+2+3+4+5+
6+7)=4,
∑
7
i=1
(xi-x)2=(1-4)2+(2-4)2+
(3-4)2+(4-4)2+(5-4)2+(6-
4)2+(7-4)2 =28,
样本相关系数r=
∑
7
i=1
(xi -x)(yi -y)
∑
7
i=1
(xi -x)2∑
7
i=1
(yi -y)2
=
133
27×25.8
≈
133
2×2.65×25.8≈
0.97,
根据题意,可得b̂=
∑
7
i=1
(xi-x)(yi-y)
∑
7
i=1
(xi-x)2
=
133
28 =4.75.
y =
1
7∑
7
i=1
yi =38,â =y-b̂x =
38-4.75×4=19.
所以种植药材收入金额y关于年份代
码x的经验回归方程为ŷ=4.75x+19.
(3)(答案不唯一,合理即可)① 间作:
药材和草的间作一方面可以同时发
展畜牧业来增加居民收入,另一方面
可以实现土地的利用率,实现单位面
积内经济效益的最大化;② 轮作:一
方面牛羊粪等有机肥可以用来供给
药材的生长从而提高乡镇居民收入,
另一方面可以调节土壤的肥沃能力,
形成良性循环,进一步提高土地的生
态效益和经济效益.
13.解:由等高堆积条形图知,2×2列联
表为:
性别
是否喜欢排球运动
是 否
男生 30 70
女生 60 40
零假设为 H0:性别与是否喜欢排球
运动无关,根据列联表中的数据,
χ2 =
200×(30×40-70×60)2
100×100×90×110 ≈
18.182>10.828=x0.001,
依据α =0.001的独立性检验,可以
推断 H0 不成立,即性别与是否喜欢
排球运动有关联.
(2)由(1)知,喜欢排球运动的频率为
90
200=
9
20
,
所以随机变量X ~B 50,
9
20 ,
则P(X =k)=
Ck50
9
20
k
1-
9
20
50-k
(0≤k≤50,
k∈N),
-644-
参
考
答
案
令
Ck50
9
20
k
1-
9
20
50-k
≥
Ck-150
9
20
k-1
1-
9
20
51-k
,
Ck50
9
20
k
1-
9
20
50-k
≥
Ck+150
9
20
k+1
1-
9
20
49-k
,
解 得
439
20 ≤k≤
459
20.
因为 k ∈ N,所 以 当 k = 22 时,
P(X =k)取得最大值.
14.46
解析:由题意可得χ2 =
100[a(a-30)-(50-a)(80-a)]2
50×50×80×20 ≥
6.635,整 理 得 (100a -4
000)2 ≥
502×42×6.635,
所 以100a-4
000≥200× 6.635≈
200×2.58=516或100a-4
000≤
-200× 6.635 ≈-200×2.58=
-516,解得a≥45.16或a≤34.84,
又因为a≥40且a∈N*,所以a≥
46,所以a 的最小值为46.
课时作业71 概率与统计的
综合问题
1.解:(1)设Ai:第i次通过第1关,Bi:第
i次通过第二关(i=1,2),甲可以进入
第三关的概率为P,由题意知
P = P(A1B1)+ P(A1A2B1)+
P(A1B1B2)+ P(A1A2 B1B2) =
P(A1)·P(B1)+P(A1)P(A2)P(B1)+
P(A1)P(B1)P(B2)+P(A1)P(A2)·
P(B1)P(B2)=
2
3×
5
6+ 1-
2
3 ×
2
3 ×
5
6 +
2
3 × 1-
5
6 × 56 +
1-
2
3 ×23× 1-56 ×56 =7081.
(2)设此次闯关活动的分数记为 X ~
N(μ,σ2).
① 由题意可知μ =171,因为
57
2
500=
0.022
8,且P(X >μ+2σ)=
1-P(μ-2σ≤X ≤μ+2σ)
2 =
1-0.954
5
2 ≈0.022
8,
所以μ+2σ=351,则σ=
351-171
2 =
90,而 4002
500=0.16
,
且P(X >μ+σ)=
1-P(μ-σ≤X ≤μ+σ)
2 =
1-0.682
7
2 ≈0.158
7<0.16,
所以前400名参加者的最低得分高于
μ+σ=261,而甲的得分为270分,所
以甲能够获得奖励.
② 假设乙所说为真,则μ =201,
P(X ≥μ+2σ)=
1-P(μ-2σ≤X ≤μ+2σ)
2 =
1-0.954
5
2 ≈0.022
8,
而 57
2
500=0.022
8,所以σ=
351-201
2 =
75,从而μ+3σ=201+3×75=426<
430,而P(X ≥μ+3σ)=
1-P(μ-3σ≤X ≤μ+3σ)
2 =
1-0.997
3
2 ≈0.001
4<0.005,
所以X ≥μ+3σ 为小概率事件,即丙
的分数为430分是小概率事件,可认为
其一般不可能发生,但却又发生了,所
以可认为乙所说为假.
2.解:(1)令μ = x,则y=bμ+a,根
据已知数据表得到下表:
x 1 4 9 16253649
μ = x 1 2 3 4 5 6 7
y 0 4 7 9 111213
μ =
1+2+3+4+5+6+7
7 =4
,
y =
0+4+7+9+11+12+13
7
=8,
通过上表计算可得b̂=
∑
7
i=1
μiyi -7μy
∑
7
i=1
μ2i -7μ2
=
283-7×4×8
140-7×16
=
59
28
,
所以â =y-̂bμ = -
3
7
,
故y 关于x 的经验回归方程为
ŷ =
59
28 x -
3
7.
(2)7天中幼苗高度大于y =8的有4
天,小于或等于8的有3天,从散点图
中任取3个点,即从这7天中任取3天,
所以这3个点中幼苗的高度大于y 的
点的个数ξ 的所有可能取值为0,1,
2,3,
P(ξ=0)=
C33C04
C37
=
1
35
;
P(ξ=1)=
C23C14
C37
=
12
35
;
P(ξ=2)=
C13C24
C37
=
18
35
;
P(ξ=3)=
C03C34
C37
=
4
35.
所以随机变量ξ的分布列为
ξ 0 1 2 3
P 135
12
35
18
35
4
35
随机变量ξ的均值
E(ξ)=0×
1
35+1×
12
35+2×
18
35+3×
4
35=
12
7.
3.解:(1)因为甲流水线生产的产品,每
箱中含有0件二级品的概率为0.8,
所以甲流水线生产的100箱产品中有
80件“星级产品”,
因为乙流水线生产的产品,每箱中含
有0件二级品的概率为0.7,
所以乙流水线生产的100箱产品中有
70件“星级产品”,
由题意,得到2×2列联表如下:
流水线
产品级别
星级产品 非星级产品
合计
甲流水线 80 20 100
乙流水线 70 30 100
合计 150 50 200
零假设为 H0:产品为“星级产品”与流
水线无关.
∵χ2=
200×(80×30-20×70)2
100×100×150×50 ≈
2.667<3.841,
根据小概率值α =0.05的独立性检
验,没有充分的证据推断 H0 不成立,
因此可以认为 H0 成立,即产品为“星
级产品”与流水线无关.
(2)依题意,X 的所有可能取值为0,1,
2,3,4,
则P(X =0)=0.8×0.8=0.64,
P(X =1)= C120.8×0.1=0.16,
P(X =2)= C120.8×0.1+0.1×
0.1= 0.17,P(X = 3)= C120.1×
0.1=0.02,P(X =4)=0.1×0.1=
0.01,
所以X 的分布列为
X 0 1 2 3 4
P 0.640.160.170.020.01
E(X)=0×0.64+1×0.16+2×
0.17+3×0.02+4×0.01=0.6.
(3)设“4件产品都为一级品”为事件
A,“箱中有i件二级品”为事件Bi(i=
0,1,2),
则P(A|B0)=1,P(A|B1)=
C411
C412
=
2
3
,P(A|B2)=
C410
C412
=
14
33
,
所以该层4件 产 品 都 为 一 级 品 的 概
率为:
P(A)= P(AB0 +AB1 +AB2)=
P(B0)P(A |B0)+ P(B1)P(A |
B1)+P(B2)P(A|B2)=0.7×1+
0.2×
2
3 +0.1×
14
33=
289
330.
4.解:(1)因为有99%的把握认为顾客购
买的冰墩墩颜色与其性别有关,
不妨给出零假设 H0:顾客购买的冰墩
墩颜色与其性别无关,
且该假设成立概率小于或等于0.010,
且由表知x0.010 =6.635,
则χ2 =
3a 5a6 ×
4a
3 -
a
6 ×
2a
3
2
a×2a×
3a
2 ×
3a
2
=
2a
3 >6.635
,即a>9.952
5,
又a∈Z,
a
6 ∈Z
,
所以a的最小值为12.
(2)由(1)知,a的最小值为12,
此时女顾客一共有2
3a+
4
3a=2a=
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