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一、频率分布直方图

统计案例 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 将样本数据分组后,用矩形面积表示各组频率的统计图形,纵轴为频率/组距。

从哪来 建立在“一、随机事件”之上。随机事件的发生具有不确定性,需要通过大量重复试验或观测数据来统计其发生的频率,频率分布直方图正是展示这种频率分布规律的可视化工具。

为什么 因为原始数据杂乱无章,直接观察难以发现规律。通过分组,我们将连续或大量离散的数据归纳为有限个区间。使用“频率/组距”作为纵轴而非直接画“频率”,是为了保证每个矩形的面积(底×高 = 组距 × 频率/组距 = 频率)能真实反映该组数据在总体中的占比,且所有矩形面积之和恒为1,从而直观体现概率分布的形态。

适合:形象思维强、喜欢直观感知的学生** **比喻法
把数据想象成一堆沙子。如果直接看沙子,看不出形状。现在用几个不同宽度的桶(组距)去装沙子,桶里沙子的多少代表频率。如果桶宽窄不一,直接比沙子高度会误导人(宽桶看起来高但可能量少)。所以,我们要把沙子“摊平”到统一的标准高度上,这个标准高度就是“频率/组距”。这样,所有桶里的沙子体积(面积)加起来才是总沙量(100%)。
适合:逻辑严密、擅长代数推导的学生** **推导法
1. 设某组区间为 $[a, b]$,组距 $d = b - a$,频数为 $n_i$,样本容量为 $N$。 2. 该组频率 $p_i = n_i / N$。 3. 若纵轴为频率 $p_i$,则矩形面积 $S = d \times p_i$。此时 $S$ 并不等于 $p_i$(除非 $d=1$),导致面积无法直接表示概率。 4. 若纵轴为 $h_i = p_i / d$,则矩形面积 $S = d \times (p_i / d) = p_i$。 5. 结论:只有当纵轴是“频率/组距”时,矩形面积才严格等于频率,且 $\sum S = \sum p_i = 1$。
适合:应用导向、关注实际意义的学生** **对比法
对比“条形图”和“直方图”。 - 条形图:柱子之间有空隙,柱子高度直接代表数值大小,适用于分类数据(如喜欢苹果、香蕉的人数)。 - 直方图:柱子紧密相连,代表连续数据的区间。因为区间宽度(组距)可能不同,所以不能比高度,必须比面积。 - 核心逻辑:直方图是“密度图”,它展示的是数据在数轴上分布的“密集程度”。面积大,说明数据在这个区间堆积得密;面积小,说明稀疏。
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练一道
基础题
某班级50名学生的数学成绩(单位:分)分组统计如下: [60, 70): 频数 5 [70, 80): 频数 15 [80, 90): 频数 20 [90, 100]: 频数 10 请计算 [80, 90) 这一组在频率分布直方图中的纵坐标(频率/组距)。
变式
已知某频率分布直方图中,前三组的组距均为 10,纵坐标分别为 0.02, 0.03, 0.04。最后一组的组距为 20,纵坐标为 $x$。求 $x$ 的值。
看解答过程
1. 确定该组频数:20。 2. 计算该组频率:$20 / 50 = 0.4$。 3. 确定该组组距:$90 - 80 = 10$。 4. 计算纵坐标(频率/组距):$0.4 / 10 = 0.04$。
试试手自己判
检测题
某次考试分数分为 [50,60), [60,70), [70,80) 三组。已知 [50,60) 组的纵坐标是 [70,80) 组纵坐标的 2 倍,且 [50,60) 组的频率是 0.2。求 [70,80) 组的频率。
看答案和判分标准
答案:0.1
判对标准:
1. 学生能识别出三组的组距相同(均为10)。
2. 学生能利用“组距相同”这一条件,推导出“纵坐标之比等于频率之比”。
3. 计算过程:$0.2 / 2 = 0.1$。
4. 若学生试图先求样本容量再计算,只要逻辑正确且结果对,也判对。
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