内容正文:
练案!/1"
""""第八章"8!#"8!#!/"!第二课时"平面与
平面垂直的性质#
""""""""""""""""
$组!基础巩固
!!已知直线)
)
平面
$
$则*直线)
$
平面
%
+是
*平面
$)
平面
%
+的 !"""
$!充分不必要条件
%!必要不充分条件
&!充要条件
'!既不充分也不必要条件
"!设
$
9)9
%
是直二面角$直线7在平面
$
内$
直线8在平面
%
内$且7$8与)均不垂直$则
!"""
$!7与8可能垂直$但不可能平行
%!7与8可能垂直也可能平行
&!7与8不可能垂直$但可能平行
'!7与8不可能垂直$也不可能平行
#!如图$平面
$)
平面
%
$#
($
$$
(%
$#$与两平
面
$
$
%
所成的角分别为$
4
和$
#
!过#$$分别作
两平面交线的垂线$垂足为#C$$C$则#$
0
#C$C( !"""
$!.
0
! %!/
0
!
&!/
0
. '!4
0
/
$!已知在四面体#9$%&中$平面#$&
)
平面
$%&$
!
#$&是边长为/的等边三角形$$&(
%&$$&
)
%&$则四面体#9$%&的体积为
!"""
$!
槡.; /
4
%!
槡1 /
.
&!
槡1 /
4
'!
槡4 /
/
%!"多选#已知平面
$
$
%
$
&
和直线)$下列命题中
正确的是 !"""
$!若
$)%
$
%$&
$则
$)&
%!若
$)%
$则存在)
5$
$使得)
$%
&!若
$)&
$
%)&
$
$4%
()$则)
&
'!若
$)%
$)
$$
$则)
%
&!"多选#如图$在四面体.9
#$%中$#$(#%$.$(.%$&$
'$(分别是棱#$$$%$%#的中
点$则下列结论中一定成立的
是 !"""
$!$%
$
平面.&(
%!&(
)
平面.#'
&!平面.&(
)
平面.#'
'!平面.&(
)
平面#$%
'!已知平面
$)
平面
%
$直线7
)%
$则直线7与
平面
$
的位置关系是""""!
(!如图$#$$$%$&为空间四点$在
!
#$%中$#$(.$#%($% 槡( . $等
边三角形#&$以#$为轴转动$当
平面#&$
)
平面#$%时$%&(
""""!
)!已知二面角
$
9#$9
%
是直二面角$.是棱#$
上一点$.'$.(分别在平面
$
$
%
内$
'
'.$(
'
(.$(4+0$则
'
'.(的大小是""""!
!*!如图$正方形#$%&所在平面
与四边形#$'(所在平面互相
垂直$#(
$
$'$#(
)
'($#((
'((
!
.
$'!求证,'#
)
平面
&
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&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
#$%&!
&"&#&
%组!综合运用
!!!正方形#%&'所在的平面与等腰直角三角形
#%$所在的平面互相垂直$且#%($%(.$
'
#%$(1*0$($0分别是线段#'$$%的中
点$则%&与0(所成角的余弦值为!"""
$!
槡/
#
%!9
槡/
#
&!
槡#
#
'!9
槡#
#
!"!"多选#如图$在四棱锥.9
#$%&中$底面#$%&为矩
形$平面.#&
)
平面#$%&$
则下列说法中正确的是
!"""
$!平面.#$
)
平面.#&
%!平面.#&
)
平面.&%
&!#$
)
.&
'!平面.#&
)
平面.$%
!#!如图$棱长为.的正方体#$%&9#
!
$
!
%
!
&
!
$
,是四边形&
!
&%%
!
内异于%$&的动点$平
面#,&
)
平面$,%$则,点的轨迹的长度为
""""!
!$!如图$
!
#$%和
!
$%&所在平面互相垂直$
且#$($%($&(.$
'
#$%(
'
&$%(!.*0$
'$($0分别为#%$&%$#&的中点!
!!"求证,'(
)
平面$%0'
!."求三棱锥&9$%0的体积!
&组!拓展提升
!%!如图$平行四边形#$%&的边#&所在的直线
与菱形#$'(所在的平面垂直$且0$(0'$
#'(#(!
!!"求证,平面#%0
)
平面#&('
!."若#((.$""""$求二面角%9#09(
的余弦值!从
!
$% 槡(.#$$"$%(#0$这
两个条件中任选一个填入上面的横线
上$并解答问题!
注,如果选择两个条件分别解答$则按第一个
解答计分
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
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&
&
&
&
&
&
&
&
!
&(&#&
"!*-!在三棱锥"C4#&%中!"C&."C#.$!
'
#"C&.D'3!故
#& 槡.% !易知&% 槡. % !又"C% 槡. ) !故"C%% ."C&% 0&%%!则
%&
,
"C&!又%&
,
#&!"C&
:
#&.&!所以%&
,
平面"C#&!故
平面"C#&
,
平面#&%!又%&
,
平面"C#&!所以%&
,
"C#!又
"C#
,
"C&!"C&
:
%&.&!所以"C#
,
平面"C&%!故平面"C&%
,
平面"C#%!
G!
槡2
2
!根据题意!'(
,
平面"&&
$
"
$
!5'&
$
,
'(!'&
,
'(!
5
'
&
$
'&是平面%
$
&
$
'(与平面'(%&所成二面角的平面
角!在9:
(
&
$
'&中! '& . $
%
! '&
$
. $ 0槡$/ .槡2% !
5>?@
'
&
$
'&.
$
%
槡2
%
.
槡2
2
!
1!$!由题意知!#&
,
"&!%&
,
"&!所以
'
#&%为二面角#4"&
4%的平面角!由于平面"#&
,
平面"%&!所以
'
#&%.D'3!
连接#%#图略$!则#%. #&% 0&%槡 % (. 槡% )
%
% (0 槡% )
%槡 %
.$!
D!
!&
!因为"#.%#!且'是"%的中点!所以#'
,
"%!同理
有&'
,
"%!因为#'
:
&'.'!#'!&'
8
平面#&'!所以"%
,
平面#&'!因为"%
8
平面"#%!所以平面"#%
,
平面#&'!又
因为"%
8
平面"%&!所以平面"%&
,
平面#&'!
$'!8'为;%的中点!且;#.#%!5#'
,
;%!
又&'
,
;%!#'
:
&'.'!5;%
,
平面#&'!5#&
,
;%!
由;"
,
平面"#%!可得;"
,
#&!
又;%
:
;".;!5#&
,
平面;"%!从而#&
,
"%!#&
,
&'!
5
'
'&%为二面角'4#&4%的平面角!
设;"."#.$!则;# 槡.%!
在
(
"#%中!8"#
,
#%!#%.;# 槡.% !5"% 槡.) !5;%.%!
在9:
(
;"%中!
'
&%; .)'3!
5
'
'&%."'3!即二面角'4#&4%的大小为"'3!
$$!-!由题意知%"#.&#.)!##
$
.""
$
.
槡) )
%
且
'
"#&.
%
)
)
!过#作#'
,
"&于'!
连接#
$
'!则#'.)
%
!而##
$
,
平面"#&!
"&
8
平面"#&!5"&
,
##
$
!而##
$
:
#'
.#!即"&
,
平面#'#
$
!故二面角#
$
4"&
4#的平面角为
'
#'#
$
!5:A=
'
#'#
$
.
##
$
#'
槡. ) !而'#'#$ [- '! ) ]
%
!即
'
#'#
$
.
)
)
!
$%!*+,!因为点'!(分别是"#!"+的中点!所以'(
#
+#!又
'(
9
平面+#%!+#
8
平面+#%!所以'(
#
平面+#%!同理!
'4
#
平面+#%!又'(
:
'4.'!所以平面'(4
#
平面+#%!
因此*中结论正确"因为+%
,
#%!+%
,
"%!#%
:
"%.%!所
以+%
,
平面"#%!又(4
#
+%!所以(4
,
平面"#%!又(4
8
平面(4'!所以平面(4'
,
平面"#%!因此+中结论正确"在
平面+#%中!由#%
,
+%!得
'
#+%为直线#+与直线+%所
成的角!又'(
#
#+!所以
'
#+%是直线'(与直线+%所成
的角!因此,中结论正确"由于('!4'与"#不垂直!所以
'
('4不是平面+"#与平面"#%所成二面角的平面角!因
此-中结论不正确!
$)!槡2 )!如图所示!+为二面角!4E4(的一个
面
!
内一点!+$是它到另一个面
(
的距离!
+F是它到棱的距离为$'!8+$
,(
!5+$
,
E!又+F
,
E!5E
,
平面+$F!得出E
,
$F!
5
'
+F$为二面角
!
4E4
(
的平面角!
'
+F$."'3!在9:
(
+F$中! +$ .+F,
@<= "'3.$' (
槡)
%
槡.2 )!
$/!#$$连接#&!)$!在平行四边形"#%&
中!$为"%!#&的中点!
因为)为+&的中点!所以+#
#
)$!
又因为+#
9
平面"%)!)$
8
平面"%)!
所以+#
#
平面"%)!
#%$因为
'
%&"./23!且"&."%.$!所
以
'
&"%.D'3!即&"
,
"%!
因为+$
,
平面"#%&!"&
8
平面"#%&!所
以+$
,
"&!
因为"%
:
+$.$!"%!+$
8
平面+"%!所以"&
,
平面+"%!
又因为"&
8
平面+"&!所以平面+"&
,
平面+"%!
$2!#$$设#&.5!则%'.%".%5!如图!
作&(
#
#%交%'于点(!则%(.&#
.5!
因为%'
,
平面"#%!
所以#%
,
%(!&(
,
'%!
因为'(.5!#%.%5!
所以&'. '(% 0&(槡 % 槡.2 5!又#&
#
%'!所以&#
,
平面"#%!&#
,
"#!所以&". &#% 0"#槡 % 槡.2 5!所以&'.&"!
#%$如图所示!取%"的中点*!连接)*!#*!则)*
#
%'
#
&#!且)*.$
%
%'.&#!
所以四边形)*#&为平行四边形!所以)&
#
#*!
因为'%
,
平面"#%!所以'%
,
#*!'%
,
)&!
由#$$知&'.&"!)为'"的中点!所以&)
,
"'!
因为'%
:
"'.'!'%
8
平面"'%!"'
8
平面"'%!
所以&)
,
平面"'%!又&)
8
平面#&)!所以平面#&)
,
平
面'%"!
#)$由#%$知&)
,
平面"'%!而&)
8
平面&'"!所以平面
&'"
,
平面'%"!
练案!)D"
$!*!
$
当E
#(
时!又8E
,!
!则
!,(
!5&直线E
#
平面
(
'是
&平面
!,
平面
(
'的充分条件"
%
当
!,(
时!又8E
,!
!则
E
#(
或E
8(
!5&直线E
#
平面
(
'不是&平面
!,
平面
(
'的必
要条件!5E
#(
是
!,(
的充分不必要条件!故选*!
%!,!8
!
4E4
(
是直二面角!直线5在平面
!
内!直线6在平面
(
内!且5!6与E均不垂直!5当5
#
E!且6
#
E时!由平行公理
得5
#
6!即5!6可能平行!故*与-错误"当5!6垂直时!若二
面角是直二面角!则5
,
E!与已知矛盾!55与6不可能垂直!
但可能平行!故选,!
)!*!由已知条件可知
'
#"#C.
)
/
!
'
"#"C.
)
"
!设"#.%5!则
##C.%5@<=
)
/
槡. % 5!"C#.%5>?@)
"
槡. ) 5!5在9:(##C"C
中!得"C#C.5!5"#
/
"C#C.%
/
$!
/!,!8平面"#&
,
平面#%&!平面"#&
:
平面#%&.#&!#&
,
%&!%&
8
平面#%&!5%&
,
平面"#&!又等边
(
"#&边长
为)!则;
(
"#&
.
$
%
"#,"&,@<= "'3.
槡D )
/
!又#&.%&.)!故
D四面体"4#%&.
$
)
%&,;
(
"#&
.
槡D )
/
!故选,!
2!*+,!因为
!,(
!所以存在直线5
8!
!使得5
,(
!又因为
(#
)
!所以5
,)
!又因为5
8!
!所以
!,)
!故*正确"如图
$
所
示%在长方体中!满足
!,(
!存在这样的直线E
8!
!使得E
#(
%
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%
%
%
%
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%
%
%
!
('&((
故+正确"过直线E上任意一点作直线1
,)
!根据面面垂直
的性质可知%1
8!
!1
8(
!所以1与直线E重合!所以E
,)
!故
,正确"如图
%
所示%在长方体中!满足
!,(
!E
#!
!此时E
#(
!
故-错误!故选*+,!
"!*+,!因为&!(分别为"#!"%的中点!则&(为
(
"#%的中
位线!则#%
#
&(!依据线面平行的判定定理!可知#%
#
平面
+&(!*成立"又'为#%的中点!且+#.+%!"#."%!则#%
,
+'!#%
,
"'!依据线面垂直的判定定理!可知#%
,
平面
+"'!因为#%
#
&(!所以&(
,
平面+"'!+成立"又&(
8
平面
+&(!则平面+&(
,
平面+"'!,成立"要使平面+&(
,
平面
"#%!已知"'
,
&(!则必须有"'
,
+&或"'
,
+(!由条件知
此垂直关系不一定成立!-不一定成立!故选*+,!
G!5
8!
或5
#!
!因为平面
!,
平面
(
!所以存在6
8!
!使6
,(
!
又5
,(
!所以5
#
6!即5
8!
或5
#!
!
1!%!如图!取"#的中点'!连接&'!%'!因为
(
"&#是等边三角形!所以&'
,
"#!当平面
"&#
,
平面"#%时!因为平面"&#
:
平面"#%
."#!所以&'
,
平面"#%!可知&'
,
%'!由已
知可得&' 槡. ) !'%.$!在9:(&'%中!%&.
&'
%
0%'槡 % .%!
D!"'3!如图!取+'.+(.5!作')
,
"#!
垂足为点)!连接()!'(!因为+'.
+(!+).+)!
'
'+).
'
(+)./23!
所以
(
'+)
<(
(+)!所以').().
槡%
%
5!因为二面角
!
4"#4
(
是直二面
角!所以')
, (
! 又()
8 (
! 所以')
,
()! '(
(
.
槡%
%
)5 % (0 槡%
%
)5槡 % .5!所以('+(是等边三角形!
'
'+(."'3!
$'!设"(.'(.5!则#'.%5!
如图!过点"作")
,
#'于点)!
8"(
#
#'!5")
,
"(!
又8"(
,
'(!5")
#
'(!
又"(.'(!
5四边形")'(是正方形!
5").5!').)#.5!5"'."# 槡.% 5!
5"'
%
0"#
%
.'#
%
!5"'
,
"#!
又8平面"#%&
,
平面"#'(!平面"#%&
:
平面"#'(."#!
"'
8
平面"#'(!5'"
,
平面"#%&!
$$!,!连接"4!如图所示!8四边形"%&'为正方形!5"'
,
"%!
"'
#
%&!8平面"%&'
,
平面"#%!平面"%&'
:
平面"#%.
"%!"'
8
平面"%&'!5"'
,
平面"#%!8"4
8
平面"#%!
5"'
,
"4!8"%.#%.%!
'
"%#.D'3!(!4分别是线段"'!
#%的中点!5 "4. "%% 0%4槡 % 槡. 2 ! "(.$! 5 (4.
"4
%
0"(槡 % 槡." !5>?@'"(4."(
(4
.
槡"
"
!8"'
#
%&!5%&
与4(所成角的余弦值为槡"
"
!故选,!
$%!*+,!8底面"#%&为矩形!5"&
,
"#!8平面+"&
,
平面
"#%&!且平面+"&
:
平面"#%&."&!"#
8
平面"#%&!5"#
,
平面+"&!8+&
8
平面+"&!5"#
,
+&!故,中说法正确"
又"#
8
平面+"#!5平面+"#
,
平面+"&!故*中说法正
确"同理可证平面+"&
,
平面+&%!故+中说法正确"假设平
面+"&
,
平面+#%!8平面+"&
,
平面"#%&!且平面+#%
:
平面"#%&.#%!5#%
,
平面+"&!5#%
,
"&!与#%
#
"&
矛盾!故-中说法错误!故选*+,!
$)!
)
!因为&)
8
平面&
$
&%%
$
!#%
,
平面&
$
&%%
$
!故&)
,
#%!又因为平面")&
,
平面#)%!故要满足题意!只需&)
,
)%即可!又点)在平面&
$
&%%
$
内!故点)的轨迹是平面
&
$
&%%
$
内!以&%为直径的半圆#不包含&!%$!又正方体棱
长为%!故该半圆的半径为$!故其轨迹长度为%)
%
.
)
!
$/!#$$证明%8"#.#%.#&.%!
'
"#%.
'
&#%.$%'3!
5
(
"#%
<(
&#%!5"%.&%!
84为"&的中点!5%4
,
"&!同理#4
,
"&!
8%4
:
#4.4!%4!#4
8
平面#4%!5"&
,
平面#4%!
又'!(分别是"%!%&的中点!
5'(
#
"&!5'(
,
平面#%4!
#%$在平面"#%内!作"$
,
%#!交%#的延长线于$!连
接#(!
8
(
"#%和
(
#%&所在平面互相垂直!平面"#%
:
平面#%&
.#%!且"$
8
平面"#%!
5"$
,
平面#%&!
84为"&的中点!54到平面#%&的距离<是"$长度的
一半!
在
(
"$#中!"$."#, 槡@<= "'3. ) !
5< .
槡)
%
!
在
(
#%&中!#(.#&,>?@"'3.% ($
%
.$!
&(.#&, 槡@<= "'3. ) !5&% 槡.% ) !
故;
(
&%#
.
$
%
#(,&%.
$
%
槡槡($ (% ) . ) !
5D
&4#%4
.D
44#%&
.
$
)
;
(
&%#
,< .
$
)
槡() (槡)
%
.
$
%
!
$2!#$$证明%8"'."(!5"'."#.'#!5
(
"#'是等边三
角形!
84#.4'!54为#'中点!故"4
,
#'!
5"4
,
"(!
8"&
,
平面"#'(!5"&
,
"4!
8"(
:
"&."!5"4
,
平面"&(!
8"4
8
平面"%4!5平面"%4
,
平面"&(!
#%$选
$
!由#$$知"4
,
平面"&(!
8#%
#
"&!#'
#
"(!#%
:
#'.#!
5平面#%'
#
平面"&(!5"4
,
平面#%'!
8%4
8
平面#%'!4'
8
平面#%'!
5"4
,
%4!"4
,
4'!
5
'
%4'为二面角%4"44(的平面角!
8#% 槡.%"# 槡.% % !#4.$!
5%4.)!5>?@
'
%4#.
$
)
!5>?@
'
%4'.4
$
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练案!/'"
$!,!在简单随机抽样中!总体中的每个个体在每次抽取时被抽
到的可能性相同!故选,!
%!-!由简单随机抽样的定义知!每个个体在每次抽取中都有相
同的可能性被抽到!故高一#2$班在每次抽取中被抽到的可能
性都是$
$'
!故选-!
)!+!设#%$班的平均分为.分!则有%1) (/2 02'.0D$ (22
/2 02' 022
.
1"!"!解得..12!故选+!
/!+!由于第一次剔除时采用抽签法!对每个人来说可能性相
等!然后随机抽取$'人对每个人的机会也是均等的!所以总
的来说每个人的机会都是均等的!被抽到的可能性都是相等
的!故选+!
2!,!有效编号为%$%!'%!'$!'/!$2!%'!%D!得到选出来的第G
个个体的编号为%D!故选,!
"!*-!对于*中!从2'个零件中随机抽取2个做质量检验!符
合简单随机抽样的定义和条件!所以是简单随机抽样"对于+
中!从2'个零件中一次性抽取2个做质量检验!不符合简单
随机抽样的使用条件!不是简单随机抽样"对于,中!从整数
集中随机抽取$'个分析奇偶性!其中整数集为无限集!不符
合简单随机抽样的条件!不是简单随机抽样"对于-中!运动
员从1个跑道中随机选取一个跑道!符合简单随机抽样的定
义和条件!所以是简单随机抽样!故选*-!
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1!/ '''!简单随机抽样中!每个个体被抽到的可能性相等!即
/'
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.$!!解得*./ '''!
D!'!"!$'名学员投中的平均次数为/ (2 0) (" 0% (G 0$ (1
$'
."!所以投中的比例约为"
$'
.'!"!
$'!抽签法%
第一步!将2'名志愿者编号!号码为'$!'%!')!1!2'"
第二步!将号码分别写在相同的纸条上!揉成团!制成号签"
第三步!将得到的号签放到一个不透明的盒子中!充分搅匀"
第四步!从盒子中依次不放回地取出$'个号签!并记录上面
的编号"
第五步!与所得号码对应的志愿者就是医疗小组成员!
随机数法%
#$$将2'名志愿者编号!号码为'$!'%!')!1!2'"
#%$准备$'个大小!质地均匀的小球!小球上分别写上数字
'!$!%!1!D"
#)$把小球放入一个不透明的容器中!搅拌均匀!从容器中有
放回地抽取%次!并把第一次)第二次抽到的小球上的数字
分别作为十位)个位数字!这样就生成了一个随机数!如果这
个随机数在'$ K2'范围内!就代表了对应编号的志愿者被
抽中!否则舍弃编号"
#/$生成随机数!如果生成的随机数有重复!则剔除并重新生
成随机数!直到抽中$'名志愿者为止!
$$!-!用随机数法抽样!每个个体都有可能被抽到且各个个体
被抽到的可能性相等!故选-!
$%!-!由抽样调查的意义可知该校女学生的平均身高约为
$/1!) >7!
$)!'!D!设%' 个数分别为.
$
!.
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!1!.
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!且.
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就是输错的数
据!则求出的平均数为...$ 0.% 01 0.$D 01"
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!实际平均数
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0.
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01 0.
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!5求出的平均数与实际平均数的
差.4.C.1" 4"1
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$/!#$$
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(#$ ($2 0% ("' 0) ("2 0/ ()2 02 (%' 0" (2$ .
$
%''
("'' .)!
故当日这%''户家庭平均每户丢弃塑料袋的个数为)!
#%$) ()"2 ($'' .$'D 2''!
由此估计全市所有家庭每年丢弃塑料袋$'D 2''万个!
$2!#$$王老师的平均分%D1 0D2 0D"
)
3
D"!)#分$!
张老师的平均分%D' 0DD 0D1
)
3
D2!G#分$!
王老师的平均分较高!王老师被评为优秀!
#%$王老师的平均分%D1 (%'! 0D2 ("'! 0D" (%'! .
D2!1#分$!张老师的平均分%D' (%'! 0DD ("'! 0D1 (
%'! .DG#分$!故张老师的平均分较高!张老师被评为优秀!
练案!/$"
$!+!根据分层随机抽样的方法!可得选2西游记3的学生抽取
的人数为/' ($%2
2''
.$'!
%!,!因为在甲)乙)丙三个城市抽取的人数分别为5!6!9!且满
足5 09.%6!所以乙城市抽取的人数占总抽取的人数的$
)
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所以乙城市抽取的人数为) "'' ($
)
.$ %''!故选,!
)!+!依题意!该田径队运动员的平均身高为$GG!2 (/
G
0
$"1!/ (
)
G
.$G)!" >7!故选+!
/!,!每层的个体数不一定都一样多!故*错误"由于每层的容
量不一定相等!每层抽同样多的个体!从整个总体来看!各层
之间的个体被抽取的可能性显然就不一样了!故+错误"选项
,正确"每层抽取的个体数是有限制的!不可能无限大!故-
错误!
2!*+!易知应采用分层随机抽样法抽取!故*正确"由题意可
得高一年级的人数为%' (2' .$ '''!高二年级的人数为)' (
/2 .$ )2'!则高一年级应抽取的人数为%)2 ( $ '''
$ ''' 0$ )2'
.
$''!高二年级应抽取的人数为%)2 4$'' .$)2!所以高一)高
二年级应分别抽取$''人和$)2人!故+正确"乙被抽到的可
能性与甲一样大!故,错误"该问题中的总体是高一)高二年
级的全体学生的视力!故-错误!故选*+!
"!+-!因为运动队有足球运动员$1人!篮球运动员$%人!乒乓
球运动员"人!所以当样本容量为2时!分层随机抽样的抽样
比为2
)"
!则足球运动员为2
)"
($1 .
2
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人!篮球运动员为2
)"
(
$% .
2
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人!乒乓球运动员为2
)"
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2
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人!所以2是"的整数
倍!故选+-!
G!$%!设样本中的老年教师人数为.!则.
)'
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%
2
!故..$%!
1!)"!由题意!得%/
$%'
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2 0/0)
!所以/.%!所以%种型号的产
品抽取的件数为$%' ( )
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