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一、散点图

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 在平面直角坐标系中,将一组数据 $(x_i, y_i)$ 作为点的坐标描出,这些点构成的图形。

从哪来 建立在“一、随机事件”之上。随机事件体现了数据的偶然性与不确定性,而散点图正是为了直观呈现这种不确定数据中可能存在的规律性(相关性)而引入的统计工具。

为什么 因为两个变量之间的关系往往不是确定的函数关系(如 $y=2x$),而是带有随机波动的统计关系。仅靠代数公式无法直观展示数据的分布形态、离群点及整体趋势。散点图通过几何位置将抽象的数值对转化为可视化的空间分布,让人眼能直接捕捉到“正相关”、“负相关”或“不相关”的宏观特征,是进行回归分析前的必要直观基础。

适合:视觉型、直观思维强的学生** **核心策略:生活类比法** 1. **引入
展示一张“身高与体重”的散点图。问学生:“如果我把这些点连起来,像不像一片云?” 2. 构建:强调每个点代表一个具体的人(一个随机事件的结果)。 3. 观察:引导学生看“云”的形状。如果云是斜向上的,说明身高越高体重倾向于越重;如果是乱糟糟的,说明没关系。 4. 结论:散点图就是给数据拍一张“合影”,看它们站队的队形。
适合:逻辑型、喜欢探究因果的学生** **核心策略:函数对比法** 1. **对比
先画一个确定的函数 $y=x^2$ 的图像,再画一组测量误差较大的 $y \approx x^2$ 的数据点。 2. 辨析:指出函数图像是“精确的线”,而散点图是“模糊的点”。 3. 推导:因为现实世界充满随机性(前置知识:随机事件),所以我们要用“点”来代替“线”。 4. 结论:散点图是函数图像在存在随机误差时的“退化”形式,它保留了趋势,但放弃了精确性。
适合:动手型、喜欢操作的学生** **核心策略:实验操作法** 1. **准备
给每个学生发一张坐标纸和一枚硬币。 2. 操作:抛10次硬币,记录正面次数 $x$ 和反面次数 $y$(或者记录抛硬币落点距离圆心的距离 $x$ 和角度 $y$)。 3. 描点:将数据描在坐标纸上。 4. 反思:问学生“这些点有规律吗?”(通常没有,因为独立随机事件)。再换一组数据(如学习时间与考试成绩),让学生描点,观察规律。 5. 结论:通过亲手描点,体会散点图是“数据分布的地图”。
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练一道
基础题
某班5名同学的数学成绩 $x$(分)和物理成绩 $y$(分)如下表: | 同学 | A | B | C | D | E | | :--- | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | | 数学 $x$ | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | | 物理 $y$ | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 请在平面直角坐标系中画出散点图,并判断两科成绩的相关性。
变式
某工厂记录了某产品广告投入 $x$(万元)与销售额 $y$(万元)的数据,散点图显示点群大致分布在一条曲线附近,且随着 $x$ 增加,$y$ 增加的速度逐渐变慢。 (1) 这种相关关系是线性相关还是非线性相关? (2) 若要在该散点图基础上进行预测,应选择直线方程 $y=ax+b$ 还是曲线方程(如 $y=a\ln x + b$)更合适?为什么?
看解答过程
1. 建系:以数学成绩为横轴 $x$,物理成绩为纵轴 $y$。 2. 描点:依次描出 $(80,75), (85,80), (90,85), (95,90), (100,95)$。 3. 观察:这5个点几乎落在一条直线上,且从左下方向右上方延伸。 4. 结论:数学成绩与物理成绩呈正相关关系。
试试手自己判
检测题
某同学记录了10天的气温 $x$(℃)和冷饮销量 $y$(杯),画出的散点图显示点群大致呈从左下到右上的带状分布,但点比较分散,没有紧贴一条直线。 请问: 1. 气温与销量是正相关还是负相关? 2. 这种相关是“完全相关”吗?为什么?
看答案和判分标准
答案:1. 正相关。 2. 不是完全相关。因为点比较分散,没有落在一条直线上,说明除了气温外,还有其他随机因素(如价格、口味、天气突变等)影响销量,存在随机误差。
判对标准:
- 第1问答“正相关”得1分。
- 第2问答“不是”得1分;能指出“点分散”、“有随机因素”或“不完全落在直线上”中任意一点得1分。
- 若答“负相关”或“完全相关”,则全题0分。
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