内容正文:
分层随机抽样
1
知识点一 分层随机抽样的概念
1.分层随机抽样
一般地,按一个或多个变量把总体划分成若干个子总体,每个个体
属于且仅属于一个子总体,在每个子总体中独立地进行___________
___,再把所有子总体中抽取的样本合在一起作为________,这样的
抽样方法称为分层随机抽样,每一个子总体称为____.
简单随机抽样
总样本
层
2.比例分配
在分层随机抽样中,如果每层样本量都与层的大小成______,那么
称这种样本量的分配方式为__________.
比例
比例分配
课 前 预 习
2
3.分层随机抽样的优点
(1)在个体之间差异较大的情形下,只要选取的分层变量合适,使
得各层间差异明显、层内差异不大,分层随机抽样的组织实施效果
一定好于简单随机抽样,也好于其他抽样方法.
(2)分层随机抽样除了能得到总体的估计外,还能得到每层的估计.
课 前 预 习
3
【诊断分析】
下列说法正确的是____.(填序号)
①在比例分配的分层随机抽样中,个体数量较少的层抽取的样本数
量较少,这是不公平的.
②从全班50名同学中抽取5人调查作业完成情况,适合用比例分配的
分层随机抽样.
③某班有男生36人,女生18人,用比例分配的分层随机抽样的方法,从该
班全体学生中抽取一个样本量为9的样本,则抽取的女生人数为3.
④采用比例分配的分层随机抽样的方法对甲、乙、丙三种个体进行
抽样调查,若甲、乙、丙的个体数之比为 ,且抽取的甲的个体
数为9,则样本容量为30.
③
课 前 预 习
4
[解析] 对于①,比例分配的分层随机抽样是按比例抽取的,
每个个体被抽到的可能性相同,这是公平的,故①错误;
对于②,没有明显的层,不适合用比例分配的分层随机抽样,故②错误;
对于③,抽取的女生人数为 ,故③错误;
对于④,依题意,样本容量为 ,故④错误.故填③.
课 前 预 习
5
知识点二 分层随机抽样的平均数
在分层随机抽样中,如果层数分为2层,第1层和第2层包含的个体数
分别为和,抽取的样本量分别为和.用,, , 表示第1
层各个个体的变量值,用,, , 表示第1层样本的各个个体的
变量值;用,, ,表示第2层各个个体的变量值,用,, ,
表示第2层样本的各个个体的变量值.
1.第1层的总体平均数和样本平均数分别为
_ ______, _______.
课 前 预 习
6
2.第2层的总体平均数和样本平均数分别为 _ ______,
_ ______.
3.总体平均数和样本平均数分别为, .
课 前 预 习
7
4.由于用第1层的样本平均数可以估计第1层的总体平均数 ,用第2
层的样本平均数可以估计第2层的总体平均数 ,因此我们可以用
估计总体平均数 .在比例分配的分层随机
抽样中,_____,可得 .
课 前 预 习
8
探究点一 分层随机抽样的概念
例1(1)为了保证比例分配的分层随机抽样中每个个体等可能地被
抽取,必须要求( )
A.每层不等可能抽样
B.每层抽取的个体数相等
C.每层抽取的个体可以不一样多,但必须满足抽取
个个体(其中是层数,是抽取的样本量,
是第层中个体的个数, 是总体中个体的个数)
D.只要抽取的样本量一定,每层抽取的个体数没有限制
√
课 中 探 究
9
[解析] 易知A,D不正确;
对于B,由于每层中的个体数不一定相等,
若每层抽取同样多的个体数,则从整个总体来看,
各层之间的个体被抽取的可能性就不一样了,故B不正确;
对于C,符合比例分配的分层随机抽样的特点,
能够保证每个个体等可能地被抽取,故C正确.故选C.
课 中 探 究
10
(2)下列问题中,最适合用比例分配的分层随机抽样的方法抽样的
是( )
A.某报告厅有32排座位,每排有40个座位,座位号是 ,有一次
报告会坐满了听众,报告会结束以后为听取意见,要留下32名听众
进行座谈
B.从10台冰箱中抽出3台进行质量检查
C.某乡农田有山地8000亩、丘陵12 000亩、平地24 000亩、洼地
4000亩,现抽取农田480亩,估计全乡农田平均产量
D.从50个零件中抽取5个进行质量检验
√
课 中 探 究
11
[解析] A中的个体没有呈现出较大差异,
不适合用比例分配的分层随机抽样的方法;
B和D中总体的个体数较小,用简单随机抽样的方法比较方便;
C中总体的个体数较大,且各类农田的差别很大,
宜采用比例分配的分层随机抽样的方法.
课 中 探 究
12
变式 下列说法中错误的是( )
A.从10名同学中抽取3人参加座谈会,宜采用简单随机抽样的方法
B.某高速公路有300个太阳能标志灯,其中进口的有30个,联合研制的
有75个,国产的有195个,为了掌握每个标志灯的使用情况,要从中抽取
一个样本量为20的样本,宜采用比例分配的分层随机抽样的方法
C.某社区有500个家庭,其中高收入的家庭有125个,中等收入的家庭有
280个,低收入的家庭有95个,为了了解生活购买力的某项指标,要从中
抽取一个样本量为100的样本,宜采用比例分配的分层随机抽样的方法
D.从甲厂生产的100个零件和乙厂生产的200个零件中抽取6个,宜采用
简单随机抽样的方法
√
课 中 探 究
13
[解析] A中总体的个体无明显差异且个体数较小,
适合用简单随机抽样的方法;
B,C,D中总体的个体差异明显,适合用比例分配的
分层随机抽样的方法.故A,B,C中说法正确,D中说法错误.故选D.
课 中 探 究
14
[素养小结]
用比例分配的分层随机抽样的方法应遵循的原则
(1)将相似的个体归入一类,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)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等于抽样比.
课 中 探 究
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探究点二 分层随机抽样的应用
例2 一个单位有职工500人,其中不到35岁的有125人,35岁至49岁
的有280人,50岁及50岁以上的有95人.为了了解这个单位职工与年龄
有关的某项指标,要从中抽取100名职工作为样本,应该怎样抽取?
课 中 探 究
16
解:用比例分配的分层随机抽样的方法来抽取样本,步骤如下:
(1)分层,按年龄将500名职工分成三层:不到35岁的职工;35岁
至49岁的职工;50岁及50岁以上的职工.
(2)确定每层抽取个体的个数,抽样比为 ,则在不到35岁的
职工中抽取 (人);
在35岁至49岁的职工中抽取 (人);
在50岁及50岁以上的职工中抽取 (人).
(3)在各层中分别按简单随机抽样的方法抽取样本.
(4)汇总每层抽取的样本,组成总体的样本.
课 中 探 究
17
变式(1)[2024·北京人大附中测试]某学校有高中学生1500人,初中
学生1000人.学生社团创办文创店,想了解初、高中学生对学校吉祥物
设计的需求,用比例分配的分层随机抽样的方式随机抽取若干人进行
问卷调查.已知在初中学生中随机抽取了100人,则在高中学生中抽取
了( )
A.150人 B.200人 C.250人 D.300人
[解析] 因为在初中学生中抽取了100人,所以抽样比为 ,所
以在高中学生中抽取了 (人).故选A.
√
课 中 探 究
18
(2)从某景区某日的游客中随机抽取100人,对他们的出行方式进
行统计,统计结果如下表:
出行方式 高铁 自驾 飞机 其他
人数 27 16 28 29
若采用比例分配的分层随机抽样的方法再从这100人中抽取25人,则
应从选择飞机出行的人中抽取___人.
7
[解析] 由题意,应从选择飞机出行的人中抽取 (人).
课 中 探 究
19
[素养小结]
用比例分配的分层随机抽样的方法抽取样本的一般步骤:
课 中 探 究
20
探究点三 分层随机抽样中用样本平均数估计总体平均数
例3 某学校高一年级有男生610人,高二年级有男生590人,李梅按
照高一、高二年级进行分层,通过分层随机抽样的方法,得到高一
年级男生、高二年级男生的平均身高分别为和 .
(1)如果李梅是按比例分配的方式抽取的样本,总样本量为120,
那么在高一、高二年级中分别抽取了多少名男生?
解:根据题意,在高一年级中抽取了 (名)男生,
在高二年级中抽取了 (名)男生.
课 中 探 究
21
例3 某学校高一年级有男生610人,高二年级有男生590人,李梅按
照高一、高二年级进行分层,通过分层随机抽样的方法,得到高一
年级男生、高二年级男生的平均身高分别为和 .
(2)在(1)的情况下,请估计高一年级与高二年级全体男生的平
均身高(结果保留两位小数).
解:估计高一年级与高二年级全体男生的平均身高为
.
课 中 探 究
22
变式1 [2024·大兴期末]某比例分配的分层随机抽样中,相关统计数
据如下表.则此样本的平均数为( )
样本量 平均数
第1层 20 30
第2层 30 20
A.20 B.24 C.25 D.30
[解析] 此样本的平均数为 .故选B.
√
课 中 探 究
23
变式2 在例3中,如果李梅从高一、高二年级男生中抽取的样本量分
别为40和80,那么在这种情况下,如何估计高一年级与高二年级全
体男生的平均身高?
解:因为高一年级和高二年级的男生人数分别是610与590,而抽取
的样本量分别为40和80,所以没有按照比例分配的方式进行抽样,
不能直接用样本平均数估计总体平均数,
需要使用样本平均数以及总体中各层的人数估计总体平均数,
可估计高一年级与高二年级全体男生的平均身高为
.
课 中 探 究
24
[素养小结]
进行比例分配的分层随机抽样的相关计算时,常用到的三个关系如下:
(1)<m></m>;
(2)总体中某两层的个体数之比等于样本中这两层抽取的个体数之比;
(3)样本的平均数和各层的样本平均数的关系为
<m></m>.
课 中 探 究
25
1.某政府机关在编人员共100人,其中副处级以上干部10人,一般干
部70人,工人20人,上级部门为了了解该机关对政府机构改革的意
见,要从中抽取20人,用下列哪种方法最合适( )
A.抽签法 B.随机数法
C.简单随机抽样法 D.分层随机抽样法
[解析] 总体由差异明显的三部分构成,应选用分层随机抽样法.故选D.
√
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26
2.[2024·石景山期末]某中学高三年级共有学生800人,为了解他们的视
力状况,采用比例分配的分层随机抽样的方法从中抽取一个容量为40
的样本,若样本中共有女生11人,则该校高三年级共有男生( )
A.220人 B.225人 C.580人 D.585人
[解析] 该校高三年级共有男生人, 样本中共有女生11人, 样
本中有男生29人,,解得 ,则该校高三年级共有男
生580人.故选C.
√
课 堂 评 价
27
3.在对101个人进行一次抽样时,先采用抽签法从中剔除一个人,再
在剩余的100中随机抽取10人,那么下列说法正确的是( )
A.这种抽样方法对于被剔除的个体是不公平的,因为他失去了被抽
到的机会
B.每个人在整个抽样过程中被抽到的机会均等,因为每个人被剔除
的可能性相等,那么,不被剔除的机会也是均等的
C.由于采用了两步进行抽样,所以无法判断每个人被抽到的可能性
是多少
D.每个人被抽到的可能性不相等
√
课 堂 评 价
28
[解析] 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10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B.
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4.[2023·朝阳期末] 某地区有高中生3000人,初中生6000人,小学生
6000人.教育部门为了了解本地区中小学生的近视率,采用分层抽样的
方法,按高中生、初中生、小学生进行分层,如果在各层中按比例分配
样本,总样本量为150,那么在高中生中抽取了____人.
30
[解析] 在高中生中抽取了 (人).
课 堂 评 价
30
5.一批产品中有一级品100个、二级品60个、三级品40个,采用比例
分配的分层随机抽样的方法从这批产品中抽取一个容量为20的样本,
写出抽样过程.
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31
解:第一步,确定抽样比,因为 ,所以抽样比
为 .
第二步,确定各层抽取的样本数,一级品: ,二级
品: ,三级品: .
第三步,采用简单随机抽样的方法,从各层分别抽取样本.
第四步,把抽取的个体组合在一起构成所需样本.
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32
1.简单随机抽样与分层随机抽样的区别和联系.
区别:简单随机抽样是从总体中逐个抽取样本;分层随机抽样则首
先将总体分成几层,然后在各层中抽取样本.
联系:(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.
备 课 素 材
33
2.按比例分配的分层随机抽样的一般步骤:
第一步,按某种特征将总体分成若干部分(层).
第二步,计算抽样比,抽样比 .
第三步,计算各层抽取的个体数,各层抽取的个体数 各层总的个体
数×抽样比.
第四步,依各层抽取的个体数,按简单随机抽样从各层抽取样本.
第五步,综合每层抽样,组成样本.
备 课 素 材
34
1.抽样方法的考查
(1)简单随机抽样和分层随机抽样是常用的抽样方法,在实际生活中
有着广泛的应用.
(2)两种抽样方法的适用范围不同,各自的特点也不同,但两种方法
间又有密切联系,在应用时要根据实际情况选取合适的方法.
(3)两种抽样方法中每个个体被抽到的可能性都是相同的.
备 课 素 材
35
解:总体容量较小,且无明显差异,可用抽签法.
①将30个篮球编号,号码为00,01, ,29;
②将以上30个号码分别写在完全一样的一张小纸条上,揉成小球,制成
号签;
③把号签放入一个不透明的袋子中,充分搅拌;
④从袋子中逐个不放回地抽取10个号签,并记录上面的号码;
⑤找出与所得号码对应的篮球即可得到样本.
例1 选择合适的抽样方法抽样,写出抽样过程.
(1)有甲厂生产的30个篮球,其中一箱21个,另一箱9个,抽取10个入样;
备 课 素 材
36
例1 选择合适的抽样方法抽样,写出抽样过程.
(2)有30个篮球,其中甲厂生产的有21个,乙厂生产的有9个,抽取10个
入样.
解:总体由差异明显的两层组成,需选用比例分配的分层随机抽样.
①确定各层抽取的个数.因为 ,所以应从甲厂生产的篮球中抽取
(个),从乙厂生产的篮球中抽取 (个).
②用抽签法从甲厂生产的篮球中抽取7个,从乙厂生产的篮球中抽取3
个,这些篮球便组成了我们要抽取的样本.
备 课 素 材
37
2.按比例分配的分层随机抽样的样本平均数的计算
例2(1)在某学校的期中考试中,高一、高二、高三年级的参考人
数分别为600,800,600.现用比例分配的分层随机抽样的方法从三个年
级中抽取样本,经计算得高一、高二、高三年级数学成绩的样本平
均数分别为93,81,99,则全校学生数学成绩的总样本平均数为( )
A.92 B.91 C.90 D.89
[解析] 由题意,总样本平均数为
.故选C.
√
备 课 素 材
38
(2)某校有男教师160人,女教师140人,为了调查教师运动量的平
均值,按性别采用比例分配的分层随机抽样的方法抽取样本,通过
对样本的计算,得出样本中男教师的平均日步数为 ,女教师
的平均日步数为8600,估计该校教师的平均日步数为________.
10 680
[解析] 估计该校教师的平均日步数为
.
备 课 素 材
39
练习册
40
1.某公司在甲、乙、丙、丁四个地区分别有150,120,180,150个销
售点.公司为了调查产品的销售情况,需从这600个销售点中抽取一个
容量为100的样本.记这项调查为①;在丙地区有20个大型销售点,要
从中抽取7个调查其销售收入和售后服务等情况,记这项调查为②.则
完成①②这两项调查宜采用的抽样方法依次是( )
A.分层随机抽样,分层随机抽样 B.分层随机抽样,简单随机抽样
C.简单随机抽样,简单随机抽样 D.简单随机抽样,分层随机抽样
√
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[解析] 依据题意,第①项的调查中,
总体中的个体差异较大,应采用分层随机抽样;
第②项的调查中总体个体较少,应采用简单随机抽样.故选B.
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2.某地组织一次中学生若干学科考试,若考试成绩按等级排列,位次
由高到低分为,,,, 五个等级,各等级人数所占比例依次
为等级,等级,等级,等级,等级 .现
采用比例分配的分层随机抽样的方法,从参加其中一个学科等级考
试的学生中抽取200人作为样本,则该样本中获得或 等级的学生
人数为( )
A.110 B.55 C.80 D.90
[解析] 设该样本中获得或等级的学生人数为,则 ,
解得 .故选A.
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3.[2024·石景山期末]某田径队有运动员100人,其中男运动员60人,
女运动员40人.为了解该田径队运动员的睡眠情况,采用比例分配的
分层随机抽样的方法获得一个容量为20的样本,那么应抽取男运动
员的人数为( )
A.16 B.12 C.10 D.8
[解析] 由题得应抽取男运动员的人数为 .故选B.
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4.已知某地区中小学生的人数和近视情况如图所示,为了解该地区中
小学生的近视形成原因,用比例分配的分层随机抽样的方法抽取
的学生进行调查,则样本容量和抽取的高中生近视人数分别为
( )
A.400,40 B.200,10 C.400,80 D.200,20
√
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[解析] 用比例分配的分层随机抽样的方法抽取 的学生进行调查,
则样本容量为 ,抽取的高中生近
视人数为 .故选A.
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5.高一某班有男生35人、女生15人,用比例分配的分层随机抽样的方
法从全班学生中抽取一个样本量为10的样本,抽出的男生的平均体
重为,抽出的女生的平均体重为 ,则估计该班学生的平均
体重是( )
A. B. C. D.
[解析] 根据题意可知应抽取男生7人、女生3人,又抽出的男生的平
均体重为,抽出的女生的平均体重为 ,所以估计该班学生
的平均体重是 .故选C.
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6.“洛阳牡丹甲天下”,洛阳四月举办牡丹花节,已知根据花瓣类型可
将牡丹分为单瓣类、重瓣类、重台类三类,现有牡丹花 朵,重台类
比单瓣类多30朵,采用比例分配的分层随机抽样方法从中选出12朵
牡丹进行观察研究,其中单瓣类有4朵,重瓣类有2朵,重台类有6朵,
则 ( )
A.360 B.270 C.240 D.180
[解析] 根据比例分配的分层抽样的特点,设单瓣类、重瓣类、重台
类的朵数分别为,,,由题意可得,解得 ,
所以 .故选D.
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7.[2024·朝阳期末] 已知某学校汉服社、书法社、诗歌社、曲艺社四
个学生社团的人数比为 ,现用比例分配的分层随机抽样的方
法,从这四个社团中抽取20人担任志愿者,则从曲艺社抽取的人数
为___.
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[解析] 从曲艺社抽取的人数为 .
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8.高一和高二两个年级的同学参加数学竞赛,高一年级有450人,高
二年级有350人,采用比例分配的分层随机抽样的方法抽取一个样本
量为160的样本,得到高一和高二两个年级的平均成绩分别为80分和
90分,则从高一、高二两个年级分别抽取的学生人数为______,据
此估计此次数学竞赛的平均成绩为_______分.
90,
[解析] 由题意可得从高一年级抽取的学生人数为 ,
从高二年级抽取的学生人数为 ,据此估计此次数
学竞赛的平均成绩为 (分).
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9.某单位有2000名职工,老年人、中年人、青年人分布在管理、技术
开发、营销、生产各岗位中的人数情况如下表所示:
管理 技术开发 营销 生产 合计
老年人 40 40 40 80 200
中年人 80 120 160 240 600
青年人 40 160 280 720 1200
合计 160 320 480 1040 2000
(1)若要抽取40人调查身体状况,应怎样抽取?
解:按年龄段采用比例分配的分层随机抽样的方法,从老年人中抽
取4人,从中年人中抽取12人,从青年人中抽取24人.
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9.某单位有2000名职工,老年人、中年人、青年人分布在管理、技术
开发、营销、生产各岗位中的人数情况如下表所示:
管理 技术开发 营销 生产 合计
老年人 40 40 40 80 200
中年人 80 120 160 240 600
青年人 40 160 280 720 1200
合计 160 320 480 1040 2000
(2)若要开一个有25人参与的讨论单位发展与薪资调整方案的座谈
会,应怎样抽取出席人?
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解:按岗位采用比例分配的分层随机抽样的方法,从管理岗位抽取2
人,从技术开发岗位抽取4人,从营销岗位抽取6人,从生产岗位抽
取13人.
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10.某武警大队共有甲、乙、丙三支中队,人数分别为30,30,
40.为了检测该大队的射击水平,从整个大队中用比例分配的分层
随机抽样的方法抽取了30人进行射击考核,统计得到三支中队参加
射击比赛的平均环数分别为,, ,估计该武警大队队员的
平均射击水平.
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解:该武警大队共有 (人),
则甲中队参加考核的人数为 ,
乙中队参加考核的人数为,
丙中队参加考核的人数为 ,
所以参加考核的30人的平均射击环数为
,
故估计该武警大队队员的平均射击水平为8.43环.
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11.[2023·海淀期末]某学校想了解高一学生社会实践项目的选择意向,
采用比例分配的分层随机抽样的方式抽取100人进行问卷调查.已知高
一年级有270名男生,从男生中抽取了60名,则该校高一年级共有学生
( )
A.445人 B.450人 C.520人 D.540人
[解析] 设该校高一年级共有学生人,由题可知,解得 .
故选B.
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12.现有如下问题:“今有甲持钱三百六十,乙持钱二百八十,丙持钱
二百,凡三人俱出关,关税六十五钱.欲以钱数多少衰出之,问各
几何?”其译文为:今有甲持360钱,乙持280钱,丙持200钱,甲、
乙、丙三人一起出关,关税共65钱,要按照各人带钱多少的比例进
行交税,问三人各应付多少税?下列说法错误的是( )
A.甲应付 钱
B.乙应付 钱
C.丙应付 钱
D.三人中甲付的钱最多,丙付的钱最少
√
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[解析] , 甲应付 (钱),
乙应付(钱),丙应付 (钱),
C中说法错误.故选C.
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13.某高中高一学生从物、化、生、政、史、地六科中选三科组合,
其中选物化生组合的学生有600人,选物化地组合的学生有400人,
选政史地组合的学生有250人,现从高一学生中选取25人作样本进行
调研.为保证调研结果相对准确,下列判断错误的是( )
A.用比例分配的分层随机抽样方法抽取物化生组合的学生12人
B.用比例分配的分层随机抽样方法抽取政史地组合的学生5人
C.物化生组合学生小张被选中的概率比物化地组合学生小王被选中
的概率大
D.政史地组合学生小刘被选中的概率为
√
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[解析] 对于A,用比例分配的分层随机抽样方法抽取物化生组合的
学生人数为 ,故A判断正确;
对于B,用比例分配的分层随机抽样方法抽取政史地组合的学生
人数为 ,故B判断正确;
对于C,根据比例分配的分层随机抽样特征知,
每位同学被选中的概率相等,均为 ,故C判断错误;
对于D,每位同学被选中的概率均为 ,故D判断正确.故选C.
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14.某高中针对学生发展要求,开设了富有地方特色的“泥塑”与“剪纸”
两个社团,已知报名参加这两个社团的学生共有400人,按照要求每
人只能参加一个社团,各年级参加社团的人数情况如下表:
高一年级 高二年级 高三年级
泥塑
剪纸
其中,且“泥塑”社团的人数占两个社团总人数的 .为
了了解学生对两个社团活动的满意程度,从中抽取一个样本量为50
的样本进行调查,则应从高二年级“剪纸”社团的学生中抽取___人.
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[解析] 因为“泥塑”社团的人数占两个社团总人数的 ,
所以“剪纸”社团的人数占两个社团总人数的 ,
则“剪纸”社团的人数为.
因为 ,所以“剪纸”社团中高二年级学生的人数
为 ,所以应从高二年级“剪纸”社团的学生中
抽取 (人).
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