4.3.2 独立性检验(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)

2025-03-15
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版选择性必修第二册
年级 高二
章节 4.3.2 独立性检验
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.20 MB
发布时间 2025-03-15
更新时间 2025-03-15
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
下载链接 https://m.zxxk.com/soft/50671182.html
价格 2.00储值(1储值=1元)
来源 学科网

内容正文:

# # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 6789%:;<                                    1.(2024·天津卷)下列图中,线性相关性系数最 大的是 (    ) A         B C         D 2.已知x与y之间的一组数据: x 0 1 2 3 y 1 3 5 7 若y与x线性相关,则y与x的回归直线^y = b^x + a^必过 (D ) A.点(2,2)  B.点(1.5,0)  C.点(1,2)  D.点(1.5,4) 3.如图所示,给出了样本容量均为7的A,B两组 样本数据的散点图,已知A组样本数据的相关 系数为r1,B组数据的相关系数为r2,则(C ) A. r1 = r2 B. r1 < r2 C. r1 > r2 D.无法判定 4.对于线性相关系数r,叙述正确的是 (D ) A. r∈(- ∞,+ ∞),且r越大,相关程度越大 B. r∈(- ∞,+ ∞),且| r |越大,相关程度越大 C. r∈[-1,1],且r越大,相关程度越大 D. r∈[-1,1],且| r |越大,相关程度越大 5.正常情况下,年龄在18岁到38岁的人,体重y(kg) 对身高x(cm)的回归方程为^y = 0. 72x - 58. 2, 张红同学(20岁)身高为178 cm,她的体重应该 在        kg左右. 请同学们认真完成练案[17                                    ] 4. 3. 2  独立性检验 !"#$%&'( 课程标准 1.通过实例,理解2 × 2列联表的统计意义. 2.通过实例,了解2 × 2列联表独立性检验及其应用. 学法解读 1.通过2 × 2列联表统计意义的学习,体会数学抽象的素养. 2.借助χ2计算公式进行独立性检验,培养数学运算和数据分析的素养. !'' ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # )*+,%-.+ 2 × 2列联表     (1)定义:如果随机事件A与B的样本数据 整理成如下的表格形式. A A 总计 B a b a + b B c d c + d 总计 a + c b + d a + b + c + d     因为这个表格中,核心数据是中间4个格子, 所以这样的表格通常称为2 × 2列联表. (2)χ2计算公式:χ2 =                     , 其中n =                       . 独立性检验     (1)任意给定一个α(称为显著性水平  ,通 常取为0. 05,0. 01等),可以找到满足条件P(χ2≥ k)= α的数k(称为显著性水平α对应的            ),就称在犯错误的概率不超过        的 前提下,可以认为A与B不独立(也称为A与B 有关);或说有        的把握认为A与B有关. 若χ2 < k成立,就称不能得到前述结论.这一过程 通常称为独立性检验. (2)统计学中,常用的显著性水平α以及对 应的分位数k如表所示. α = P(χ2≥k) 0. 1 0. 05 0. 01 0. 005 0. 001 k 2. 706 3. 841 6. 635 7. 879 10. 828     思考:若χ2 < k成立,则说明事件A与B无 关,对吗                                   ? /012%345 题型探究 题型一 由χ2进行独立检验                                    1.某商场为提高服务质量,随机调查了50名 男顾客和50名女顾客,每位顾客对该商场的服务 给出满意或不满意的评价,得到下面列联表: 满意不满意 男顾客 40 10 女顾客 30 20     (1)分别估计男、女顾客对该商场服务满意 的概率; (2)能否有95%的把握认为男、女顾客对该 商场服务的评价有差异? 附:χ2 = n(ad - bc) 2 (a + b)(c + d)(a + c)(b + d), P(χ2≥k) 0. 050 0. 010 0. 001 k 3. 841 6. 635 10. 828     [分析]  (1)根据列联表,用频率代替概率, 可分别估计男、女顾客对该商场服务满意的概率; (2)求出χ2的值,与临界值表对比可得结论.     [尝试作答                                ] !'( # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : #     [规律方法]  解决独立性检验问题的基本 步骤 列表 认真读题,根据相关数据列出2 × 2列→ 联表 ↓  计算 将2 × 2列联表中的数据代入公式求χ 2 → 的值 ↓  比较 将求得的χ2→ 的值与临界值进行比较 ↓  结论→ 由比较结果得出相应结论 对点训练? 2024年春季,某出租汽车公 司决定更换一批小汽车以代替原来报废的出租 车,现有A,B两款车型的使用寿命(单位:年)频 数表如下: 使用寿命/年 5 6 7 8 总计 A型出租车/辆 10 20 45 25 100 B型出租车/辆 15 35 40 10 100     (1)填写下表,并判断是否有99%的把握认 为出租车的使用寿命与汽车车型有关; 使用寿命 不高于6年 使用寿命不 低于7年 总计 A型 B型 总计     (2)司机师傅小李准备在一辆开了4年的A 型车和一辆开了4年的B型车中选择,为了尽最 大可能实现3年内(含3年)不换车,试通过计算 说明,他应如何选择. 题型二 独立性检验的综合应用 2.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: 喜爱打篮球不喜爱打篮球合计 男生 6 女生 10 合计 48     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23 . (1)请将上面的2 × 2列联表补充完整(不用 写计算过程); (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; (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. [分析]  (1)由古典概型的概率求得2 × 2 列联表. (2)计算χ2,判断P(χ2 > 3. 841)= 0. 05是否 成立. (3)结合超几何分布求解.     [尝试作答       ]     [规律方法]  1.检验两个变量是否相互独 立,主要依据是计算χ2的值再利用该值与分位数 k进行比较作出判断. 2. χ2计算公式较复杂,一是公式要清楚;二是 代入数值时不能张冠李戴;三是计算时要细心. 3.统计的基本思维模式是归纳,它的特征之 一是通过部分数据的性质来推测全部数据的性 质.因此,统计推断是可能犯错误的,即从数据上 体现的只是统计关系,而不是因果关系                                                                        . !') ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 对点训练? (2024·全国甲卷理科)某 工厂进行生产线智能化升级改造,升级改造后,从 该工厂甲、乙两个车间的产品中随机抽取150件 进行检验,数据如下: 优级品合格品不合格品总计 甲车间 26 24 0 50 乙车间 70 28 2 100 总计 96 52 2 150     (1)填写如下列联表: 优级品非优级品 甲车间 乙车间     能否有95%的把握认为甲、乙两车间产品的 优级品率存在差异?能否有99%的把握认为甲, 乙两车间产品的优级品率存在差异? (2)已知升级改造前该工厂产品的优级品率 p = 0. 5,设p- 为升级改造后抽取的n件产品的优 级品率.如果p- > p + 1. 65 p(1 - p)槡n ,则认为该工 厂产品的优级品率提高了,根据抽取的150件产 品的数据,能否认为生产线智能化升级改造后,该 工厂产品的优级品率提高了?(槡150≈12. 247) 附:K2 = n(ad - bc) 2 (a + b)(c + d)(a + c)(b + d) P(K2≥k) 0. 050 0. 010 0. 001 k 3. 841 6. 635 10. 828 易错警示     没有准确掌握公式中参数的含义致误 3.有甲、乙两个班级进行一门考试,按照学生 考试成绩优秀和不优秀统计后,得到如下的列 联表 班级与成绩列联表 优秀 不优秀 总计 甲班 10 35 45 乙班 7 38 45 总计 17 73 90     试问能有多大把握认为“成绩与班级有关 系”? [错解]  由公式得χ2 = 90 ×(10 ×7 -35 ×38) 2 17 ×73 ×45 ×45 =56.86, 56. 86 > 6. 635所以有99%的把握认为“成绩 与班级有关系”. [辨析]  由于对2 × 2列联表中a,b,c,d的 位置不清楚,在代入公式时代错了数值导致计算 结果的错误. [正解]  [点评]  独立性检验中,参数χ2公式复杂计 算量大,要弄清公式特点熟记公式,小心计算避免 粗心致误                                                                      . !'* # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 6789%:;<                                1.通过随机询问110名性别不同的大学生是否爱 好某项运动,得到如下的列联表: 男 女 总计 爱好 40 20 60 不爱好 20 30 50 总计 60 50 110 经计算得χ2 = 110 ×(40 × 30 - 20 × 20) 2 60 × 50 × 60 × 50 ≈7. 8. 则正确的结论是 (C ) A.在犯错误的概率不超过0. 1%的前提下,认 为“爱好该项运动与性别有关” B.在犯错误的概率不超过0. 1%的前提下,认 为“爱好该项运动与性别无关” C.有99%以上的把握认为“爱好该项运动与性 别有关” D.有99%以上的把握认为“爱好该项运动与性 别无关” 2.一个2 × 2列联表如下: y1 y2 总计 x1 a 35 45 x2 7 b n 总计 m 73 s 则表中m,n的值分别是 (B ) A. 10,38 B. 17,45 C. 10,45 D. 17,38 3.下列关于χ2的说法中正确的是 (C ) A. χ2越大,“事件A,B有关”的可信度越小 B. χ2越大,“事件A,B无关”的可信度越大 C. χ2越小,“事件A,B有关”的可信度越小 D. χ2越小,“事件A,B无关”的可信度越小 4.利用独立性检验对事件A和B是否有关进行研 究时,若有99%的把握认为事件A和B有关, 则计算出的χ2的取值范围是 (A ) P(χ2≥k) 0. 050 0. 010 0. 001 k 3. 841 6. 635 10. 828 A. χ2≥6. 635 B. χ2 < 6. 635 C. χ2≥3. 841 D. χ2 < 3. 841 5.某企业有2个分厂生产某种零件,为了研究两 个分厂生产零件的质量是否有差异,随机从2 个分厂生产的零件中各抽取了500件,具体数 据如表所示: 甲厂乙厂总计 优质品 360 320 680 非优质品 140 180 320 总计 500 500 1 000 根据表中数据得 χ2 = 1 000 ×(360 × 180 - 320 × 140) 2 680 × 320 × 500 × 500 ≈7. 353. 从而断定两个分厂生产零件的质量有差异,那 么这种判断出错的最大可能性为        . 附: P(χ2≥k) 0. 1 0. 05 0. 01 0. 001 k 2. 706 3. 841 6. 635 10. 828 请同学们认真完成练案[18                                                        ] !(!     根据散点图可知y与x近似地呈反比例函数关系,设y = k x ,令t = 1 x ,则y = kt,原数据变为: t 4 2 1 0. 5 0. 25 y 16 12 5 2 1     由置换后的数值表作散点如图所示:     由散点图可以看出y与t呈近似的线性相关关系.列表 如下: i ti yi ti yi t2i y2i 1 4 16 64 16 256 2 2 12 24 4 144 3 1 5 5 1 25 4 0. 5 2 1 0. 25 4 5 0. 25 1 0. 25 0. 0625 1 ∑ 7. 75 36 94. 25 21. 3125 430     所以t = 1. 55,y = 7. 2, 所以b^ = ∑ 5 i = 1 tiyi - 5t y Σ 5 i = 1 t2i - 5t 2 ≈4. 1344. a^ = y - b^ t≈0. 8. 所以^y = 4. 1344t + 0. 8. 所以y与x的回归方程是^y = 4. 1344x + 0. 8. 课堂检测·固双基 1. A  观察4幅图可知,A图散点分布比较集中,且大体接近某 一条直线,线性回归模型拟合效果比较好,呈现明显的正相 关,| r |值相比于其他3图更接近1.故选A. 2. D  因为x = 0 + 1 + 2 + 34 = 1. 5,^y = 1 + 3 + 5 + 7 4 = 4,所以回归 直线必过点(1. 5,4). 3. C  4. D  5. 69. 96  用回归方程对身高为178 cm的人的体重进行预测, 当x = 178时,^y = 0. 72 × 178 - 58. 2 = 69. 96(kg). 4. 3. 2  独立性检验 必备知识·探新知     知识点1  (2) n(ad - bc) 2 (a + b)(c + d)(a + c)(b + d)  a + b + c + d     知识点2  (1)显著性水平  分位数  α  1 - α 思考:不对,若χ2 < k成立,则说明有1 - α的把握认为事件 A与B无关. 关键能力·攻重难     例1:(1)由调查数据知,男顾客对该商场服务满意的概率 的估计值为0. 8;女顾客对该商场服务满意的概率的估计值为 30 50 = 0. 6. (2)χ2 = 100 ×(40 × 20 - 30 × 10) 2 50 × 50 × 70 × 30 ≈4. 762. 由于4. 762 > 3. 841,故有95%的把握认为男、女顾客对该 商场服务的评价有差异.     对点训练1:(1)根据题目所给数据得到如下2 × 2的列 联表: 使用寿命不高于6年使用寿命不低于7年总计 A型 30 70 100 B型 50 50 100 总计 80 120 200     所以χ2 = 200 ×(50 × 70 - 30 × 50) 2 100 × 100 × 80 × 120 ≈8. 333. 查表可得P(χ2≥6. 635)= 0. 01, 由于8. 333 > 6. 635, 所以有99%的把握认为出租车的使用寿命与汽车车型 有关. (2)记事件A为“小李选择A型车,3年内(含3年)不换 车”,事件B为“小李选择B型车,3年内(含3年)不换车”,所以 P(A)=45 +25100 =0. 7,P(B)= 40 +10 100 = 0. 5,因为P(A)> P(B), 所以小李应选择A型车.     例2:(1)列联表补充如下: 喜爱打篮球不喜爱打篮球合计 男生 22 6 28 女生 10 10 20 合计 32 16 48     (2)由χ2 = 48 ×(220 - 60) 2 28 × 20 × 32 × 16≈4. 286. 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)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 P(X = 0)= C 2 10 C220 = 938, P(X = 1)= C 1 10C 1 10 C220 = 1019, P(X = 2)= C 2 10 C220 = 938, 故X的分布列为 X 0 1 2 P 938 10 19 9 38     X的均值为E(X)= 0 + 1019 + 9 19 = 1.     对点训练2:(1)根据题意可得列联表                                                                      : —146— 优级品非优级品 甲车间 26 24 乙车间 70 30     可得K2 = 150 ×(26 × 30 - 24 × 70) 2 50 × 100 × 96 × 54 = 75 16 = 4. 687 5, 因为3. 841 < 4. 687 5 < 6. 635, 所以有95%的把握认为甲、乙两车间产品的优级品率存在 差异,没有99%的把握认为甲,乙两车间产品的优级品率存在 差异. (2)由题意可知:生产线智能化升级改造后,该工厂产品的 优级品的频率为96150 = 0. 64, 用频率估计概率可得p = 0. 64, 又因为升级改造前该工厂产品的优级品率p = 0. 5, 则p +1. 65 p(1 - p)槡n = 0. 5 + 1. 65 0.5(1 -0.5)槡150 ≈0. 5 + 1. 65 × 0. 512. 247≈0. 568, 可知p > p + 1. 65 p(1 - p)槡n , 所以可以认为生产线智能化升级改造后,该工厂产品的优 级品率提高了.     例3:χ2 = 90 ×(10 × 38 - 7 × 35) 2 17 × 73 × 45 × 45 = 0. 653, 0. 653 < 3. 841, 所以没有充分证据认为成绩与班级有关. 课堂检测·固双基 1. C  根据独立性检验的思想方法,正确选项为C. 2. B  由a + 35 = 45,得a = 10.由a + 7 = m,得m = 17.由m + 73 = s,得s = 90.由45 + n = s,得n = 45. 3. C  χ2 越大,“事件A,B有关”的可信度越大,“事件A,B无 关”的可信度越小;χ2越小,“事件A,B有关”的可信度越小, “事件A,B无关”的可信度越大. 4. A  易知当χ2≥6. 635时,有99%的把握认为事件A和B有 关.故选A. 5. 0. 01  因为7. 353 > 6. 635,所以这种判断出错的最大可能性 为0. 01. 章末知识梳理 核心知识归纳     思考1:不是.这是对全概率公式的形式主义的认识,完全 把它作为一个“公式”来理解是不对的.其实,我们没有必要去 背这个公式,根据B = BΩ = BA1 + BA2 +…+ BAn,应着眼于A1, A2,…,An的结构.事实上,对于具体问题,若能设出n个事件Ai (i = 1,2,…,n),使之满足A1 + A2 +…+ An = Ω, AiAj ={  (任意两个事 件互斥,i,j = 1,2,…,n,i≠j).(1)就可得B = BΩ = BA1 + BA2 + …+ BAn .(2)这样就便于应用概率的加法公式和乘法公式. 因此,能否使用全概率公式,关键在于(2),而要有(2),关 键又在于适当地对Ω进行一个分割,即有(1). 思考2:①两点分布是一种特殊的二项分布,即n = 1时的二 项分布. ②超几何分布与二项分布之间的关系:n次试验中,X为事 件A出现的次数,当这n次试验是独立重复试验时,X服从二项 分布;当这n次试验是不放回摸球,事件A为摸到某种特性(如 某种颜色)的球时,X服从超几何分布.但是当袋子中的球的数 目N很大时,超几何分布近似于二项分布,并且随着N的增加, 这种近似的精确度也增加. ③二项分布与超几何分布的区别:有放回抽样,每次抽取时 的总体没有改变,因而每次抽到某物的概率都是相同的,可以看 成是独立重复试验,此种抽样是二项分布模型.而不放回抽样, 取出一个则总体中就少一个,因此每次取到某物的概率是不同 的,此种抽样为超几何分布模型.因此,二项分布模型和超几何 分布模型最主要的区别在于是有放回抽样还是不放回抽样. 思考3:散点图可以形象直观地展示两个变量的关系,通过 散点图判断两个变量更近似于什么样的函数关系,以确定是否 能直接用线性回归模型来拟合原始数据. 要点专项突破     例1:513   解法一:记“至少出现2枚正面朝上”为事件A, “恰好出现3枚正面朝上”为事件B,所求概率为P(B |A),事件A 包含的基本事件的个数为n(A)= C25 + C35 + C45 + C55 = 26, 事件B包含的基本事件的个数为n(B)= C35 = 10, ∴ P(B |A)= n(AB)n(A)= n(B) n(A)= 10 26 = 5 13 . 解法二:事件A,B同上,则P(A)= C 2 5 + C 3 5 + C 4 5 + C 5 5 25 = 2632, P(AB)= P(B)= C 3 5 25 = 1032, 所以P(B |A)= P(AB)P(A)= P(B) P(A)= 5 13 .     例2:(1)P(2张都没有中奖)= C 2 6 C210 = 1545 = 1 3 , 即该顾客2张都没中奖的概率为13 . (2)X的所有可能值为0,10,20,50,60, 且P(X =0)= C 2 6 C210 = 13 ,P(X =10)= C13C 1 6 C210 = 25 ,P(X =20)= C23 C210 = 115,P(X =50)= C11C 1 6 C210 = 215,P(X =60)= C11C 1 3 C210 = 115, 故X的分布列为 X 0 10 20 50 60 P 13 2 5 1 15 2 15 1 15     从而期望E(X)=0 × 13 +10 × 2 5 +20 × 1 15 +50 × 2 15 + 60 × 1 15 =16.     例3:(1)甲、乙所在队的比赛成绩不少于5分,则甲第一阶 段至少投中1次,乙第二阶段也至少投中1次, ∴比赛成绩不少于5分的概率P =(1 - 0. 63)(1 - 0. 53)= 0. 686. (2)(ⅰ)若甲先参加第一阶段比赛,则甲、乙所在队的比赛 成绩为15分的概率为P甲=[1 -(1 - p)3]q3, 若乙先参加第一阶段比赛,则甲、乙所在队的比赛成绩为 15分的概率为P乙=[1 -(1 - q)3]·p3, ∵ 0 < p < q, ∴ P甲- P乙= q 3 -(q - pq)3 - p3 +(p - pq)3 =(q - p)(q2 + pq + p2)+(p - q)·[(p - pq)2 +(q - pq)2 +(p - pq)(q - pq)] =(p - q)(3p2q2 - 3p2q - 3pq2) = 3pq(p - q)(pq - p - q)= 3pq(p - q)[(1 - p)(1 - q)- 1] > 0, ∴ P甲> P乙,应该由甲参加第一阶段比赛. (ⅱ)若甲先参加第一阶段比赛,比赛成绩X                                                                       的所有可能取 —147—

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4.3.2 独立性检验(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教B版2019)
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