江苏省苏州市第五中学高中数学选修2-3教学设计1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用(一)
2018-2019学年高二数学苏教版选修2-3教学案：3.1 独立性检验
_3.1独立性检验[对应学生用书P46]1．2×2列联表的定义对于两个研究对象Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ有两类取值，即类A 和类B ；Ⅱ也有两类取值，即类1和类2.这些取值可用下面的2×2列联表表示.Ⅱ类1类2合计类Aa b a ＋b Ⅰ类B c d c ＋d 合计a ＋cb ＋da ＋b ＋c ＋d2．χ2统计量的求法公式χ2＝.n (ad －bc )2(a ＋c )(b ＋d )(a ＋b )(c ＋d )3．独立性检验的概念用统计量χ2研究两变量是否有关的方法称为独立性检验．4．独立性检验的步骤要判断“Ⅰ与Ⅱ有关系”，可按下面的步骤进行：(1)提出假设H 0：Ⅰ与Ⅱ没有关系；(2)根据2×2列联表及χ2公式，计算χ2的值；(3)查对临界值，作出判断．其中临界值如表所示：P (χ2≥x 0)0.500.400.250.150.100.050.0250.0100.0050.001χ00.4550.708 1.323 2.072 2.706 3.841 5.024 6.6357.87910.828表示在H0成立的情况下，事件“χ2≥x0”发生的概率．5．变量独立性判断的依据(1)如果χ2>10.828时，那么有99.9%的把握认为“Ⅰ与Ⅱ有关系”；(2)如果χ2>6.635时，那么有99%的把握认为“Ⅰ与Ⅱ有关系”；(3)如果χ2>2.706时，那么有90%的把握认为“Ⅰ与Ⅱ有关系”；(4)如果χ2≤2.706时，那么就认为没有充分的证据显示“Ⅰ与Ⅱ有关系”，但也不能作出结论“H0成立”，即Ⅰ与Ⅱ没有关系．1．在2×2列联表中，通常要求a，b，c，d的值均不小于5.2．表中|ad－bc|越小，Ⅰ与Ⅱ关系越弱；|ad－bc|越大，Ⅰ与Ⅱ关系越强．同时要记准表中a，b，c，d四个数据是交叉相乘然后再作差取绝对值，一定不要乘错．3．表中类A与类B，以及类1与类2的关系：对于对象Ⅰ来说，类A与类B是对立的，也就是说类A发生，类B一定不发生，类A不发生，则类B一定发生；同样对于对象Ⅱ来说，类1与类2的关系也是如此．[对应学生用书P46]2×2列联表[例1] 在一项有关医疗保健的社会调查中，发现调查的男性为530人，女性为670人，其中男性中喜欢吃甜食的为117人，女性中喜欢吃甜食的为492人，请作出性别与喜欢吃甜食的列联表．[思路点拨] 在2×2列联表中，共有两类变量，每一类变量都有两个不同的取值，然后找出相应的数据，列表即可．[精解详析] 作列联表如下：喜欢甜食不喜欢甜食合计男117413530女492178670合计609591 1 200[一点通] 分清类别是列联表的作表关键步骤．表中排成两行两列的数据是调查得来的结果．1．下面是2×2列联表：y1y2合计x1a2173x222527合计b46则表中a，b的值分别为________，________.解析：∵a＋21＝73，∴a＝52.又∵a＋2＝b，∴b＝54.答案：52 542．某学校对高三学生作一项调查后发现：在平时的模拟考试中，性格内向的426名学生中有332名在考前心情紧张，性格外向的594名学生中在考前心情紧张的有213人.作出2×2列联表．解：作列联表如下：性格内向性格外向合计考前心情紧张332213545考前心情不紧张94381475合计426594 1 020独立性检验的应用[例2] 下表是某地区的一种传染病与饮用水的调查表：得病不得病合计干净水52466518不干净水94218312合计146684830(1)这种传染病是否与饮用水的卫生程度有关，请说明理由；(2)若饮用干净水得病5人，不得病50人，饮用不干净水得病9人，不得病22人．按此样本数据分析这种疾病是否与饮用水有关，并比较两种样本在反映总体时的差异．[思路点拨] (1)根据表中的信息计算χ2的值，并根据临界值表来分析相关性的大小，对于(2)要列出2×2列联表，方法同(1)．[精解详析] (1)假设H0：传染病与饮用水无关．把表中数据代入公式，得χ2＝≈54.21，146×684×518×312因为当H 0成立时，χ2≥10.828的概率约为0.001，所以我们有99.9%的把握认为该地区这种传染病与饮用不干净水有关．(2)依题意得2×2列联表：得病不得病合计干净水55055不干净水92231合计147286此时，χ2＝≈5.785.86×(5×22－50×9)214×72×55×31由于5.785＞2.706，所以我们有90%的把握认为该种疾病与饮用不干净水有关．两个样本都能统计得到传染病与饮用不干净水有关这一相同结论，但(1)中我们有99.9%的把握肯定结论的正确性，(2)中我们只有90%的把握肯定．[一点通] 解决独立性检验问题的基本步骤是：①指出相关数据，作列联表；②求χ2的值；③判断可能性，注意与临界值作比较，得出事件有关的可能性大小．3．某保健药品，在广告中宣传：“在服用该药品的105人中有100人未患A 疾病”．经调查发现，在不使用该药品的418人中仅有18人患A 疾病，请用所学知识分析该药品对患A 疾病是否有效？解：依题意得2×2的列联表：患病不患病合计使用5100105不使用18400418合计23500523要判断该药品对患A 疾病是否有效，即进行独立性检验提出假设H 0：该药品对患A 疾病没有效．根据列联表中的数据可以求得χ2＝≈0.041 45<0.455，23×500×418×105而查表可知P (χ2≥0.455)≈0.5，故没有充分的理由认为该保健药品对预防A 疾病有效．4．在国家未实施西部开发战略前，一新闻单位在应届大学毕业生中随机抽取1 000人问卷，只有80人志愿加入西部建设．而国家实施西部开发战略后，随机抽取1 200名应届大学毕业生问卷，有400人志愿加入国家西部建设．实施西部开发战略是否对应届大学毕业生的选择产生了影响？解：依题意，得2×2列联表：志愿者非志愿者合计开发战略公布前80920 1 000开发战略公布后400800 1 200合计4801 7202 200提出假设H 0：实施西部开发战略的公布对应届大学毕业生的选择没有产生影响，根据列联表中的数据，可以求得χ2＝≈205.22.2 200×(80×800－920×400)2480×1 720×1 000×1 200因为当H 0成立时，χ2≥10.828的概率约为0.001，所以有99.9%的所握认为西部开发战略的实施对应届大学毕业生的选择产生了影响．独立性检验的基本思想与反证法的思想比较反证法独立性检验要证明结论A要确认“两个对象有关系”在A 不成立的前提下进行推理假设该结论不成立，即假设结论“两个对象没有关系”成立，在该假设下计算χ2推出矛盾意味着结论A 成立由观测数据计算得到的χ2的观测值很大，则在一定可信程度上说明假设不合理没有找到矛盾，不能对A 下任何结论，即反证法不成立根据随机变量χ2的含义，可以通过概率P (χ2≥x 0)的大小来评价该假设不合理的程度有多大，从而得出“两个对象有关系” 这一结论成立的可信程度有多大[对应课时跟踪训练(十八)] 一、填空题1．在一项打鼾与患心脏病的调查中，共调查了1 671人，经过计算χ2＝27.63，根据这一数据分析，我们有理由认为打鼾与患心脏病是________的．(有关，无关)解析：由χ2值可判断有关．答案：有关2．若两个研究对象X 和Y 的列联表为：y 1y 2x 1515x 24010则X 与Y 之间有关系的概率约为________．解析：因为χ2＝≈18.8，查表知(5＋15＋40＋10)×(5×10－40×15)2(5＋15)×(40＋10)×(5＋40)×(15＋10)P (χ2≥10.828)≈0.001.答案：99.9%3．在吸烟与患肺病这两个对象的独立性检验的计算中，下列说法正确的是________．(填序号)①若χ2＝6.635，则我们认为有99%的把握认为吸烟与患肺病有关系．那么在100个吸烟的人中必有99人患肺病．②从独立性检验的计算中求有99%的把握认为吸烟与患肺病有关系时，我们认为如果某人吸烟，那么他有99%的可能患肺病．③若从统计量中求出有95%的把握认为吸烟与患肺病有关系，是指有5%的可能性使得推断出现错误．④以上三种说法都不正确．解析：由独立性检验的意义可知，③正确．答案：③4．调查者询问了72名男女大学生在购买食品时是否观看营养说明得到如下2×2列联表：看营养说明不看营养说明总计男大学生28836女大学生162036总计442872从表中数据分析大学生的性别与看不看营养说明之间的关系是________．(填“有关”或“无关”)解析：提出假设H 0：大学生的性别与看不看营养说明无关，由题目中的数据可计算χ2＝≈8.42，因为当H 0成立时，P (χ2≥7.879)≈0.005，这里的72×(28×20－16×8)244×28×36×36χ2≈8.42>7.879，所以我们有99.5%的把握认为大学生的性别与看不看营养说明有关．答案：有关5．有人发现，多看电视容易使人变冷漠，下表是一个调查机构对此现象的调查结果：冷漠不冷漠合计多看电视6842110少看电视203858合计8880168则由表可知大约有________的把握认为多看电视与人变冷漠有关系．解析：由公式得χ2＝≈11.377>10.828，所以我们有168×(68×38－42×20)2110×58×88×8099.9%的把握说，多看电视与人变冷漠有关．答案：99.9%二、解答题6．为研究学生的数学成绩与对学习数学的兴趣是否有关，对某年级学生作调查，得到如下数据：成绩优秀成绩较差合计兴趣浓厚的643094兴趣不浓厚的227395合计86103189学生的数学成绩好坏与对学习数学的兴趣是否有关？解析：提出假设H 0：学生数学成绩的好坏与对学习数学的兴趣无关．由公式得χ2的值为χ2＝≈38.459.189×(64×73－22×30)286×103×95×94∵当H 0成立时，χ2≥10.828的概率约为0.001，而这里χ2≈38.459>10.828，∴有99.9%的把握认为学生数学成绩的好坏与对学习数学的兴趣是有关的．7．考察小麦种子经过灭菌与否跟发生黑穗病的关系，经试验观察，得到数据如下列联表.种子灭菌种子未灭菌合计有黑穗病26184210无黑穗病50200250合计76384460试按照原试验目的作统计推断．解：提出假设H 0：种子是否灭菌与有无黑穗病无关．由公式得，χ2＝≈4.804.460×(26×200－184×50)2210×250×76×384由于4.804>3.841，即当H 0成立时，χ2>3.841的概率约为0.05，所以我们有95%的把握认为种子是否灭菌与有无黑穗病是有关系的．8．为了调查某生产线上质量监督员甲是否在生产现场对产品质量好坏有无影响，现统计数据如下：甲在生产现场时，990件产品中有合格品982件，次品8件；甲不在生产现场时，510件产品中有合格品493件，次品17件．试用独立性检验的方法分析监督员甲是否在生产现场对产品质量好坏有无影响．解：2×2列联表如下合格品数次品数合计甲在生产现场9828990甲不在生产现场49317510合计1 475251 500提出假设H 0：质量监督员甲是否在生产现场与产品质量的好坏无明显关系．根据χ2公式得χ2＝≈13.097.1 500(982×17－493×8)2990×510×1 475×25因为H 0成立时，χ2>10.828的概率约为0.001，而这里χ2≈13.097>10.828，所以有99.9%的把握认为质量监督员甲是否在生产现场与产品质量的好坏有关系．。
高中数学选修2-3优质学案5：3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用
3．2 独立性检验的基本思想及其初步应用[学习目标]1．了解独立性检验的基本思想、方法及其简单应用；2．理解判断两个分类变量是否有关系的常用方法、独立性检验中K2的含义及其实施步骤．[重点难点]1．能够根据题目所给数据列出列联表及求K2.(重点)2．独立性检验的基本思想和方法．(难点)自学导引1．分类变量和列联表(1)分类变量变量的不同“值”表示个体所属的不同类别，像这样的变量称为分类变量．(2)列联表①定义：列出的两个分类变量的频数表，称为列联表．②2×2列联表一般地，假设两个分类变量X和Y，它们的取值分别为{x1，x2}和{y1，y2}，其样本频数列联表(称2×2列联表)为y1y2总计x1 a b a＋bx2 c d c＋d总计a＋c b＋d a＋b＋c＋d想一想：如何理解分类变量？2．独立性检验定义利用随机变量K2来判断“两个分类变量有关系”的方法称为独立性检验公式K2＝n(ad－bc)2(a＋b)(c＋d)(a＋c)(b＋d)，其中n＝具体步骤①根据实际问题的需要，确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α.然后查表确定②利用公式计算随机变量K2的③如果k≥k0，就推断“X与Y有关系”，这种推断不超过α，否则就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X与Y有关系”，或者在样本数据中支持结论“X与Y有关系”3.独立性检验临界值表P(K2≥0.500.400.250.150.100.050.0250.0100.0050.001 k0)k00.4550.708 1.323 2.072 2.706 3.841 5.024 6.6357.87910.828想一想：在K2运算时，在判断变量相关时，若K2的观测值k＝56.632，则P(K2≥6.635)≈0.01和P(K2≥10.828)≈0.001，哪种说法是正确的？名师点睛1．在2×2列联表中，如果两个分类变量没有关系，则应满足ad－bc≈0，因此|ad－bc|越小，关系越弱；|ad－bc|越大，关系越强．2．独立性检验的基本思想(1)独立性检验的基本思想类似于反证法，要确认“两个分类变量有关系”这一结论成立的可信程度，首先假设该结论不成立，即假设结论“两个分类变量没有关系”成立，在该假设下我们构造的随机变量K2应该很小，如果由观测数据计算得到的K2的观测值很大，则在一定程度上说明假设不合理，根据随机变量K2的含义，可以通过P(K2≥6.635)≈0.01来评价假设不合理的程度，由实际计算出k≥6.635，说明假设不合理的程度约为99%，即“两个分类变量有关系”这一结论成立的可信程度约为99%.(2)在实际问题中要记住以下几个常用值：①k＞6.635有99%的把握认为“X与Y有关系”；②k＞3.841有95%的把握认为“X与Y有关系”；③k＞2.706有90%的把握认为“X与Y有关系”；④k≤2.706就认为没有充分证据显示“X与Y有关系”．(3)反证法原理与独立性检验原理的比较反证法原理：在假设H0下，如果推出一个矛盾，就证明了H0不成立．独立性检验原理：在假设H0下，如果出现一个与H0相矛盾的小概率事件，就推断H0 不成立，且该推断犯错误的概率不超过这个小概率．3．两个分类变量相关性检验方法利用独立性检验来考察两个分类变量是否有关系，能较精确地给出这种判断的可靠程度，具体的做法是：①根据实际问题的需要确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α，然后查表确定临界值k0.②计算随机变量K2的观测值k.③如果k≥k0，就推断“X与Y”有关系，这种推断犯错误的概率不超过α，否则就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X与Y有关系”，或者在样本数据中没有发现足够证据支持结论“X与Y有关系”.题型一有关“相关的检验”[例1]某校对学生课外活动进行调查，结果整理成下表：试用你所学过的知识进行分析，能否在犯错误的概率不超过0.005的前提下，认为“喜欢体育还是文娱与性别有关系”？体育文娱总计男生212344女生62935总计275279[规律方法](1)利用K2＝n(ad－bc)2(a＋b)(c＋d)(a＋c)(b＋d)求出K2的观测值k的值．再利用临界值的大小来判断假设是否成立．(2)解题时应注意准确代数与计算，不可错用公式，准确进行比较与判断．[变式1]为研究学生的数学成绩与对学习数学的兴趣是否有关，对某年级学生作调查得到如下数据：成绩优秀成绩较差总计兴趣浓厚的643094兴趣不浓厚的227395总计86103189判断学生的数学成绩好坏与对学习数学的兴趣是否有关？题型二有关“无关的检验”[例2]为了探究学生选报文、理科是否与对外语的兴趣有关，某同学调查了361名高二在校学生，调查结果如下：理科对外语有兴趣的有138人，无兴趣的有98人，文科对外语有兴趣的有73人，无兴趣的有52人．试分析学生选报文、理科与对外语的兴趣是否有关？[规律方法]运用独立性检验的方法：(1)列出2×2列联表，根据公式计算K2的观测值k.(2)比较k与k0的大小作出结论．[变式2]某教育机构为了研究人具有大学专科以上学历(包括大学专科)和对待教育改革态度的关系，随机抽取了392名成年人进行调查，所得数据如下表所示：对于教育机构的研究项目，根据上述数据能得出什么结论．题型三独立性检验的基本思想[例3]某企业有两个分厂生产某种零件，按规定内径尺寸(单位：mm)的值落在(29.94,30.06)的零件为优质品．从两个分厂生产的零件中各抽出500件，量其内径尺寸，结果如下表：甲厂分组[29.86，29.90)[29.90，29.94) [29.94，29.98)[29.98，30.02)[30.02，30.06)[30.06，30.10)[30.10，30.14)频数1263861829261 4 乙厂分组[29.86，29.90)[29.90，29.94) [29.94，29.98)[29.98，30.02)[30.02，30.06)[30.06，30.10)[30.10，30.14)频数297185159766218(1)试分别估计两个分厂生产的零件的优质品率；(2)由以上统计数据填下面2×2列联表，并问是否有99%的把握认为“两个分厂生产的零件的质量有差异”.甲厂乙厂总计优质品非优质品总计附：K2＝n(ad－bc)2(a＋b)(c＋d)(a＋c)(b＋d)，P(K2≥k0)0.050.01k0 3.841 6.635[题后反思] (1)解答此类题目的关键在于正确利用K2＝n(ad－bc)2(a＋b)(c＋d)(a＋c)(b＋d)计算k的值，再用它与临界值的大小作比较来判断假设检验是否成立，从而使问题得到解决．(2)此类题目规律性强，解题比较格式化，填表计算分析比较即可，要熟悉其计算流程，不难理解掌握．[变式3]下表是某地区的一种传染病与饮用水的调查表：得病不得病总计干净水52466518不干净水94218312总计146684830(1)这种传染病是否与饮用水的卫生程度有关，请说明理由；(2)若饮用干净水得病5人，不得病50人，饮用不干净水得病9人，不得病22人． 按此样本数据分析这种疾病是否与饮用水有关，并比较两种样本在反映总体时的差异．误区警示 因未理解P (K 2≥k 0)的含义而致错[示例]某小学对232名小学生调查中发现：180名男生中有98名有多动症，另外82名 没有多动症，52名女生中有2名有多动症，另外50名没有多动症，用独立性检验方法判断多动症与性别是否有关系？[错解] 由题目数据列出如下列联表：多动症 无多动症 总计 男生 98 82 180 女生 2 50 52 总计100132232k ＝232×(98×50－2×82)2100×132×180×52≈42.117＞10.828.所以有0.1%的把握认为多动症与性别有关系．思维突破应该是有(1－P (K 2≥10.828))×100%＝(1－0.001)×100%的把握，而不是 P (K 2≥10.828)×100%＝0.001×100%的把握．[正解] 由题目数据列出如下列联表：多动症 无多动症 总计 男生 98 82 180 女生 2 50 52 总计100132232由表中数据可得到：k ＝232×(98×50－2×82)2100×132×180×52≈42.117＞10.828.所以有99.9%的把握认为多动症与性别有关系．追本溯源本题的错误之处在于不能正确理解独立性检验步骤的含义，当计算的K 2的观测值k 大于临界值k 0时，就可推断在犯错误的概率不超过α的前提下说X 与Y 有关系，这 一点需牢记.当堂检测1．对有线性相关关系的两个变量建立的回归直线方程y ^＝a ^＋b ^x 中，回归系数b ^( )A ．可以小于0B ．大于0C ．能等于0D ．只能小于02．每一吨铸铁成本y (元)与铸件废品率x %建立的回归方程y ^＝56＋8x ，下列说法正确的是( )A ．废品率每增加1%，成本每吨增加64元B ．废品率每增加1%，成本每吨增加8%C ．废品率每增加1%，成本每吨增加8元D ．如果废品率增加1%，则每吨成本为56元3．已知某车间加工零件的个数x 与所花费时间y (h)之间的线性回归方程为y ^＝0．01x ＋0．5，则加工600个零件大约需要________h ．4．对某校小学生进行心理障碍测试得如下列联表：(其中焦虑、说谎、懒惰都是心理障碍)焦虑 说谎 懒惰 总计 女生 5 10 15 30 男生 20 10 50 80 总计252065110试说明在这三种心理障碍中哪一种与性别关系最大？——★ 参 考 答 案 ★——自学导引1．想一想：提示 (1)这里的“变量”和“值”都应作为“广义”的变量和值来理解．例如：对于性别变量，其取值有“男”和“女”两种，这里的“变量”指的是“性别”，这里的“值”指的是“男”或“女”．因此，这里说的“变量”和“值”不一定是取具体的数值．(2)分类变量是大量存在的．例如：吸烟变量有吸烟与不吸烟两种类别，而国籍变量则有多种类别．2．a ＋b ＋c ＋d 临界值k 0观测值k 犯错误的概率没有发现足够证据 想一想：提示 两种说法均正确．P (K 2≥6.635)≈0.01的含义是在犯错误的概率不超过0.01的前提下，认为两变量相关； 而P (K 2≥10.828)≈0.001的含义是在犯错误的概率不超过0.001的前提下，认为两变量相 关．[例1][思路探索] 可用数据计算K 2，再确定其中的具体关系．解 判断方法如下：假设H 0“喜欢体育还是喜欢文娱与性别没有关系”，若H 0成立，则K 2应该很小． ∵a ＝21，b ＝23，c ＝6，d ＝29，n ＝79， ∴k ＝n (ad －bc )2(a ＋b )(c ＋d )(a ＋c )(b ＋d )＝79×(21×29－23×6)2(21＋23)×(6＋29)×(21＋6)×(23＋29)≈8.106. 且P (K 2≥7.879)≈0.005即我们得到的K 2的观测值k ≈8.106超过7.879，这就意味着：“喜欢体育还是文娱与性别没有关系”这一结论成立的可能性小于0.005，即在犯错误的概率不超过0.005的前提下认为“喜欢体育还是喜欢文娱与性别有关”． [变式1]解 由公式得K 2的观测值k ＝189×(64×73－22×30)286×103×95×94≈38.459.∵38.459＞10.828，∴有99.9%的把握说学生学习数学的兴趣与数学成绩是有关的． [例2][思路探索] 要在选报文、理科与对外语有无兴趣之间有无关系作出判断，可以运用独立性检验的方法进行判断．解 列出2×2列联表理 文 总计 有兴趣 138 73 211 无兴趣 98 52 150 总计236125361代入公式得K 2的观测值k ＝361×(138×52－73×98)2236×125×211×150≈1.871×10－4.∵1.871×10－4＜2.706，∴可以认为学生选报文、理科与对外语的兴趣无关． [变式2]解 根据列联表给出的数据，可计算出K 2的观测值k ＝392×(39×167－29×157)2196×196×68×324≈1.78，因为1.78＜2.706，所以我们没有充分理由说“人具有大学专科以上学历(包括大学专科)和对待教育改革的态度有关”．[例3]审题指导 (1)分别计算甲、乙两厂优质品的频数与500的比值即为所求．(2)根据已知数据填充2×2列联表，进行独立性检验．解 (1)甲厂抽查的产品中有360件优质品，从而甲厂生产的零件的优质品率估计为360500＝72%；乙厂抽查的产品中有320件优质品，从而乙厂生产的零件的优质品率估计为320500＝64%.(2)甲厂 乙厂 总计 优质品 360 320 680 非优质品 140 180 320 总计5005001 000k ＝1 000×(360×180－320×140)2500×500×680×320≈7.353＞6.635，所以有99%的把握认为“两个分厂生产的零件的质量有差异”．[变式3]解 (1)假设H 0：传染病与饮用水无关．把表中数据代入公式得：K 2的观测值k ＝830×(52×218－466×94)2146×684×518×312≈54.21，∵54.21＞10.828，所以拒绝H 0.因此我们有99.9%的把握认为该地区这种传染病与饮用不干净水有关． (2)依题意得2×2列联表：得病 不得病 总计 干净水 5 50 55 不干净水 9 22 31 总计147286此时，K 2的观测值k ＝86×(5×22－50×9)214×72×55×31≈5.785.由于5.785＞5.024所以我们有97.5%的把握认为该种疾病与饮用不干净水有关．两个样本都能统计得到传染病与饮用不干净水有关这一相同结论，但(1)中我们有99.9%的把握肯定结论的正确性，(2)中我们只有97.5%的把握肯定．当堂检测1．[[解析]]∵b ^＝0时，则r ＝0，这时不具有线性相关关系，但b ^可以大于0也可以小于0． [[答案]]A2．[[解析]]根据回归方程知y 是关于x 的单调增函数，并且由系数知x 每增加一个单位，y平均增加8个单位． [[答案]]C3．[[解析]]当x ＝600时，y ^＝0．01×600＋0．5＝6.5． [[答案]]6.54．解：对于上述三种心理障碍分别构造三个随机变量K 21，K 22，K 23，由表中数据可得 K 21＝110×(5×60－25×20)230×80×25×85≈0．863，K 22＝110×(10×70－20×10)230×80×20×90≈6．366，K 23＝110×(15×30－15×50)230×80×65×45≈1．410．因为K 22的值最大，所以说谎与性别关系最大．。
人教课标版高中数学选修2-3《独立性检验的基本思想及其初步应用(第3课时)》教学设计
3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用第三课时一、教学目标 1.核心素养:通过学习独立性检验的基本思想及其初步应用，初步形成基本的数据分析能力, 培养数学运算能力. 2.学习目标（1）1.1.3.1 巩固复习利用等高条形图、列联表、独立性检验的基本思想判断分类变量的关系（3）1.1.3.2 总结归纳利用独立性检验判断两个分类变量相关关系的一般步骤. 3.学习重点总结归纳利用独立性检验判断两个分类变量相关关系的一般步骤. 4.学习难点对独立性检验基本思想的进一步理解 二、教学设计 （一）课前设计 1.预习任务 任务1阅读教材P10－P15，回顾本节主要知识点有哪些？ 任务2利用独立性检验判断两个分类变量相关关系的一般步骤是什么？2．预习自测1.与表格相比,能更直观地反映出相关数据总体状况的是( ) A.列联表 B.散点图 C.残差图D.等高条形图解： D2.在吸烟与患肺病这两个分类变量的计算中，下列说法正确的是（ ）A.若2K 的观测值为635.6 k ,我们有%99的把握认为吸烟与患肺病有关系，那么在100个吸烟的人中必有99人患有肺病.B.从独立性检验可知有%99的把握认为吸烟与患肺病有关系时，我们说某人吸烟，那么他有%99的可能患有肺病.C.若从统计量中求出有%95的把握认为吸烟与患肺病有关系，是指有%5的可能性使得推判出现错误.D.以上三种说法都不正确.解： C（二）课堂设计1.知识回顾（1）变量的不同“值”表示个体所属的不同类别，像这样的变量成为分类变量.（2）列出两个分类变量的频数表，称为列联表.（3）独立性检验的基本思想类似于数学中的反证法，要确认两个分类变量有关系这一结论成立的可信程度，首先假设该结论不成立，即H：两个分类变量没有关系成立，在该假设下我们构造的随机变量2K应该很小，如果由观测数据计算得到2K的观测值k很大，则在一定程度上说明假设不合理，即断言H不成立，即认为“两个分类变量有关系”；如果观测值k很小，则说明在样本数据中没有发现足够证据拒绝H.2.问题探究问题探究一我们主要从几个方面来研究两个分类变量之间有无关系？●活动一回归旧知，巩固复习重点知识例1.为了调查某生产线上,某质量监督员甲对产品质量好坏有无影响,现统计数据如下:质量监督员甲在现场时,990件产品中合格品982件,次品87件;甲不在现场时,510件产品中合格品493件,次品17件.试分别用列联表,等高条形图,独立性检验的方法对数据进行分析.【知识点：分类变量，独立性检验，变量间的关系】详解:(1)2×2列联表如下:由列联表看出|ac-bd|=|982×17-493×8|=12750,即可在某种程度上认为“甲在不在场与产品质量有关”.相应的等高条形图如图所示：●活动二 对比学习，巩固重点由2×2列联表中数据，计算221500(982174938)13.097 6.635147525510990K ⨯⨯-⨯==>⨯⨯⨯. 所以约有99%的把握认为“质量监督员甲在不在现场与产品质量有关系”. 点拨：（1）在现在等高条形图中，b a a +与dc c+相差越大，两个分类变量有关系的可能性越大. （2）在解答独立性检验题目过程中.数据有时比较多,一定不要混淆,要分辨清楚,否则会影响解题的下一步,同时计算不能失误.问题探究二 利用独立性检验判断两个分类变量是否有关系的一般步骤是什么? 重点、难点知识★▲●活动一 实际操作例2.为考察某种药物预防禽流感的效果，进行动物家禽试验，调查了100个样本，统计结果为：服用药的共有60个样本，服用药但患病的仍有20个样本，没有服用药且未患病的有20个样本. （1）根据所给样本数据完成下面2×2列联表； （2）请问能有多大把握认为药物有效？不得禽流感 得禽流感 总计 服药 不服药 总计【知识点：分类变量，独立性检验，变量间的关系】详解：（1）（2）由列联表得:706.2778.260404060)20202040(10022>≈⨯⨯⨯⨯-⨯=K所以大概90％认为药物有效. ●活动二 深层思考，得出一般步骤通过上述解答过程，利用独立性检验判断两个分类变量是否有关系的一般步骤是什么? 1.独立性检验的基本步骤①根据实际问题的需要确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α，然后查临界值表确定临界值0k .②利用公式))()()(()(22d b c a d c b a bd ac n K ++++-=计算随机变量2K 的观测值0k .③如果0k k ≥,就推断“X 与Y 有关系”，这种推断犯错误的概率不超过α；否则，就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X 与Y 有关系”,或者在样本数据中没有发现足够证据支持结论“X 与Y 有关系”. 2.独立性检验的基本思想（1）利用2K 进行独立性检验，可以对推断的正确性的概率作出估计，样本容量n 越大，这个估计值越准确，如果抽取的样本容量很小，那么利用2K 进行独立性检验的结果就不具有可靠性. （2）独立性检验的思想就是在假设0H 成立的条件下，如果出现一个与0H 相矛盾的小概率事件，就推断0H 不成立，且该推断犯错误的概率不超过这个小概率. 3.课堂总结【知识梳理】1.独立性检验的基本步骤①根据实际问题的需要确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α，然后查临界值表确定临界值0k .②利用公式))()()(()(22d b c a d c b a bd ac n K ++++-=计算随机变量2K 的观测值0k .③如果0k k ≥,就推断“X 与Y 有关系”，这种推断犯错误的概率不超过α；否则，就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X 与Y 有关系”,或者在样本数据中没有发现足够证据支持结论“X 与Y 有关系”. 2.独立性检验的基本思想（1）利用2K 进行独立性检验，可以对推断的正确性的概率作出估计，样本容量n 越大，这个估计值越准确，如果抽取的样本容量很小，那么利用2K 进行独立性检验的结果就不具有可靠性. （2）独立性检验的思想就是在假设0H 成立的条件下，如果出现一个与0H 相矛盾的小概率事件，就推断0H 不成立，且该推断犯错误的概率不超过这个小概率.【重难点突破】（1）利用三维柱形图、二维条形图、等高条形图直观判断两个分类变量之间是否有关系. （2）利用2×2列联表以及随机变量2K 对两个变量进行独立性检验. 4.随堂检测1.在研究两个分类变量之间是否有关时，可以粗略地判断两个分类变量是否有关的是( ) A.散点图 B.等高条形图 C.2×2列联表 D.以上均不对 【知识点：独立性检验】解：B2.性别与身高列联表如下：A.0.043B.0.367C.22D.26.87【知识点：独立性检验】解：C3.给出列联表如下：()A.0.4B.0.5C.0.75D.0.85【知识点：独立性检验】解：B4.为了解高中生作文成绩与课外阅读量之间的关系，某研究机构随机抽取了60名高中生，通过问卷调查，得到以下数据：()A.没有充足的理由认为课外阅读量大与作文成绩优秀有关B.有0.5%的把握认为课外阅读量大与作文成绩优秀有关C.有99.9%的把握认为课外阅读量大与作文成绩优秀有关D.有99.5%的把握认为课外阅读量大与作文成绩优秀有关【知识点：独立性检验】解：D5.若由一个2×2列联表中的数据计算得K2＝4.013，那么在犯错误的概率不超过0.05的前提下认为两个变量______(填“有”或“没有”)关系.【知识点：独立性检验】解：有（三）课后作业基础型自主突破1.在吸烟与患肺病是否有关的研究中，下列属于两个分类变量的是()A.吸烟，不吸烟B.患病，不患病C.是否吸烟、是否患病D.以上都不对【知识点：独立性检验】解：C“是否吸烟”是分类变量，它的两个不同取值；吸烟和不吸烟；“是否患病”是分类变量，它的两个不同取值：患病和不患病.可知A、B都是一个分类变量所取的两个不同值.故选C.【知识点：独立性检验】解：C 由题设知：a ＝45，b ＝10，c ＝30，d ＝15，所以k ＝100×45×15－30×10255×45×75×25≈3.030，2.706＜3.030＜3.841，由附表可知，有90%以上的把握认为“该市居民能否做到‘光盘’与性别有关”，故选C. ① 若K 2的观测值满足K 2≥6.635，我们有99%的把握认为吸烟与患肺病有关系，那么在100个吸烟的人中必有99人患有肺病；②从独立性检验可知有99%的把握认为吸烟与患病有关系时，我们说某人吸烟，那么他有99%的可能患有肺病；③从统计量中得知有95%的把握认为吸烟与患肺病有关系，是指有5%的可能性使得推断出现错误A.①B.① ③C.③D.②【知识点：独立性检验】解：C ①推断在100个吸烟的人中必有99人患有肺病，说法错误，排除A ，B ，③正确.排除D.4.在一个2×2列联表中，由其数据计算得K 2的观测值679.7 k ，则这两个变量间有关系的可能性为( ) A.99%B.99.5%C.99.9%D.无关系【知识点：独立性检验】解：A K 2的观测值6.635<k <7.879，所以有99%的把握认为两个变量有关系.5. 在600人身上实验某种新药预防感冒的作用，把一年中的记录与另外600个未用新药的人作比较，结果如下未感冒 感冒 总计 试验 292 308 600 未用过 284 316 600 总计5766241200问该种新药起到预防感冒的作用的可能性为（ ） A. 99%B. 90%C.99.9%D.小于90%【知识点：独立性检验】解：D6.分析两个分类变量之间是否有关系的常用方法有________;独立性检验的基本思想类似于＿＿＿＿.【知识点：独立性检验】解:.频率比较法、图形分析法（三维柱形图、二维条形图、等高条形图）、独立性检验；反证法能力型 师生共研7.有人发现，多看电视容易使人变冷漠，下表是一个调查机构对此现象的调查结果：则有多少的把握认为多看电视与人变冷漠有关系（ ）A.95%B.99%C. 5%D. 99.9%【知识点：独立性检验】解：B8. 两个分类变量X 和Y 可能的取值分别为{}21,x x 和{}21,y y ，其样本频数满足10=a ,21=b ,35=+d c .若“X 和Y 有关系”犯错误的概率不超过0.05，则c 的值可能等于（ ）A. 4B. 5C. 6D. 7【知识点：独立性检验】解：A9. 为了考察长头发与女性头晕是否有关联，随机抽取了301名女性，得到如下列联表.试根据表格中已有数据填空.空格中的数据应分别为①________;②________;③________;④________. 【知识点：独立性检验】解：86; 180; 229; 30110. 为了探究电离辐射的剂量与人体的受损程度是否有关，用两种不同剂量的电离辐射照射小白鼠.在照射14天内的结果如表所示：进行统计分析时的统计假设是_______. 【知识点：独立性检验】解：小白鼠的死亡与剂量无关 探究型 多维突破11.调查339名50岁以上有吸烟习惯与患慢性气管炎的人的情况，获数据如下试问：（1）有吸烟习惯与患慢性气管炎病是否有关？ （2）用假设检验的思想给予说明. 【知识点：独立性检验】解：(1)根据列联表的数据，得到 6.6356.674))()()(()(22>=++++-=d b c a d c b a bd ac n K 所以有99%的把握认为“吸烟与患慢性气管炎病有关”.(2)假设“吸烟与患病之间没有关系”，由于事件A ＝{635.62≥K }的概率P(A)≈0.01，即A 为小概率事件，而小概率事件发生了，进而得假设错误，这种推断出错的可能性约有1%.10. 20国集团峰会于2016年月9日至4日在中国杭州进行，为了搞好接待工作，组委会招幕了16名男志愿者和14名女志愿者，调查发现，男、女志愿者中分别有10人和6人会德语，其余人不会德语.（1）根据以上数据完成以下2×2列联表：（2）根据列联表的独立性检验，能否在犯错误的概率不超过0.10的前提下认为性别与会德语有关？【知识点：独立性检验】 解：（1）（2）假设：是否会德语与性别无关，由已知数据可求得：706.21575.1<≈k 因此，在犯错误的概率不超过0.10的前提下不能判断会德语与性别有关.自助餐1.为了评价某个电视栏目改革效果，在改革前后分别从居名点抽取了100居民进行调查，经过计算得2K 的观测值99.0=k .根据这一数据分析，下列说法正确的是（ ） A.有99%的人认为该栏目优秀B.有99%的人认为该栏目是否优秀与改革无关C.有99%的把握认为该栏目是否优秀与改革有关系D.没有充分理由认为该栏目是否优秀与改革有关系【知识点：独立性检验】解：D2.硕士学位与博士学位的一个随机样本给出了关于所获取学位类别与学生性别的分类数据，如下表所示下列各项说法正确的是（）A.在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为性别与获取学位类别有关B.在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为性别与获取学位类别无关C.性格决定获取学位的类别D.以上都是错误的【知识点：独立性检验】解：A3.经过对随机变量2K的研究，得到了若干临界值，当其观测值072k时，对于两个事件A与B，.2我们认为（）A. 有95%的把握认为A与B有关系B. 有99%的把握认为A与B有关系C. 没有充分理由说明事件A与B有关系D. 确定事件A与B没有关系【知识点：独立性检验】解：C4. 以下关于独立性检验的说法中，错误的是（）A. 独立性检验依据小概率原理B. 独立性检验得到的结论一定正确C. 样本不同，独立性检验的结论可能有差异D. 独立性检验不是判定两分类变量是否相关的唯一方法 【知识点：独立性检验】解：B6.某班主任对全班50名学生进行了作业量多少的调查，数据如下表则认为喜欢玩电脑游戏与认为作业量的多少有关系的把握大约为（ ） A. 99% B. 97.5%C. 90%D.无充分依据【知识点：独立性检验】解：B7. 给出下列实际问题：①一种药物对某种病的治愈率；②两种药物治疗同一种病是否有区别；③吸烟者得肺病的概率；④吸烟人群是否与性别有关系；⑤网吧与青少年的犯罪是否有关系.其中用独立性检验可以解决的问题有_______. 【知识点：独立性检验】 解：②④⑤8.某高校“统计初步”课程的教师随机调查了选该课的一些学生情况，具体数据如下表：250(1320107) 4.84423272030k ⨯⨯-⨯=≈⨯⨯⨯因为2 3.841K ≥，所以判定主修统计专业与性别有关系，那么这种判断出错的可能性为________. 【知识点：独立性检验】 解：0.059. 为加强素质教育，使学生各方面全面发展，某学校对学生文化课与体育课的成绩进行了调查统计，结果如下：在探究体育课成绩与文化课成绩是否有关时，根据以上数据可以得到2K的观测值为________.（精确到0.001）【知识点：独立性检验】解：1.25510. 某电视台在一次对收看文艺节目和新闻节目观众的抽样调查中，随机抽取了100名电视观众，相关的数据如下表所示：由表中数据直观分析，收看新闻节目的观众是否与年龄有关；________（填“是”或“否”）【知识点：独立性检验】解：是11. 为了了解少年儿童的肥胖是否与常喝碳酸饮料有关，现对30名六年级学生进行了问卷调查得到如下列联表：（平均每天喝500ml以上为常喝，体重超过50kg为肥胖）已知在30人中随机抽取一人，抽到肥胖的学生的概率为154. （1）请将上面的列联表补充完整（2）是否有99.5%的把握认为肥胖与常喝碳酸饮料有关？说明你的理由 参考数据：)(02k K P ≥0.50 0.40 0.25 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.005 0.0010k0.455 0.708 1.323 2.072 2.706 3.841 5.024 6.635 7.879 10.828（参考公式：))()()(()(22d b c a d c b a bd ac n K ++++-=，其中d c b a n +++=）【知识点：独立性检验,古典概型】解：（1）设常喝碳酸饮料肥胖的学生有x 人，154302=+x ，6=x 常喝 不常喝 总计 肥胖 6 2 8 不肥胖 4 18 总计102030（2）由已知数据可求得： 879.7523.82>≈K ，因此有99.5%的把握认为肥胖与常喝碳酸饮料有关.12. 某大学高等数学老师这学期分别用B A ,两种不同的教学方式试验甲、乙两个大一新班（人数均为60人，入学数学平均分数和优秀率都相同；勤奋程度和自觉性都一样）.现随机抽取甲、乙两班各20名的高等数学期末考试成绩，得到茎叶图：（1）依茎叶图判断哪个班的平均分高？（2）现从甲班高等数学成绩不得低于80分的同学中随机抽取两名同学，求成绩为86分的同学至少有一个被抽中的概率；（3）学校规定：成绩不低于85分的为优秀，请填写下面的2×2列联表，并判断“能否在犯错误的概率不超过0.025的前提下认为成绩优秀与教学方式有关”.下面临界值表仅供参考：)(02k K P ≥0.50 0.40 0.25 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.005 0.001 0k0.4550.7081.3232.0722.7063.8415.0246.6357.87910.828（参考公式：))()()(()(22d b c a d c b a bd ac n K ++++-=,其中d c b a n +++=）【知识点：独立性检验,简单抽样，概率】解（1）甲班高等数学成绩集中于60-90分之间，而乙班数学成绩集中于80-100分之间，所以乙班的平均分高.（2）记成绩为86分的同学为A,B ，其他不低于80分的同学为C,D,E,F“从甲班高等数学成绩不得低于80分的同学中随机抽取两名同学”的一切可能结果组成的基本事件有：(A,B)、(A,C)、(A,D)、(A,E)、(A,F)、(B,C)、(B,D)、(B,E)、(B,F)、(C,D)、(C,E)、(C,F)、(D,E)、(D,F)、(E,F)一共15个.“抽到至少有一个86分的同学”所组成的基本事件有：（A,B)、(A,C)、(A,D)、(A,E)、(A,F)、(B,C)、(B,D)、(B,E)、(B,F)共9个，故93155P ==. （3）2240(3101017) 5.584 5.024********K ⨯⨯-⨯=≈>⨯⨯⨯，因此在犯错误的概率不超过0.025的前提下可以认为成绩优秀与教学方式有关. 数学视野在实际问题中，经常会面临需要推断的问题，比说研制出一种新药，需要推断此药是否有效;有人怀疑吸烟的人更易患肺癌，需要推断患肺癌是否与吸烟有关；等等.在对类似问题作出推断时，我们不能仅凭主观意愿得出结论，需要通过试验来手机数据，并依据独立性检验的原理作出合理的推断.。
高中数学选修1,2《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案
高中数学选修1,2《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案高中数学选修1-2《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案教学要求：通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出独立性检验的问题，并借助样本数据的列联表、柱形图和条形图展示在吸烟者中患肺癌的比例比不吸烟者中患肺癌的比例高，让学生亲身体验独立性检验的实施步骤与必要性.教学重点：理解独立性检验的基本思想及实施步骤.教学难点：了解独立性检验的基本思想、了解随机变量的含义.教学过程：教学过程：一、复习准备：独立性检验的基本步骤、思想二、讲授新课：1. 教学例1：例1 在某医院，因为患心脏病而住院的665名男性病人中，有214人秃顶;而另外772名不是因为患心脏病而住院的男性病人中有175名秃顶. 分别利用图形和独立性检验方法判断秃顶与患心脏病是否有关系?你所得的结论在什么范围内有效?① 第一步：教师引导学生作出列联表，并分析列联表，引导学生得出“秃顶与患心脏病有关”的结论;第二步：教师演示三维柱形图和二维条形图，进一步向学生解释所得到的统计结果;第三步：由学生计算出的值;第四步：解释结果的含义.② 通过第2个问题，向学生强调“样本只能代表相应总体”，这里的数据来自于医院的住院病人，因此题目中的结论能够很好地适用于住院的病人群体，而把这个结论推广到其他群体则可能会出现错误，除非有其它的证据表明可以进行这种推广.2. 教学例2：例2 为考察高中生的性别与是否喜欢数学课程之间的关系，在某城市的某校高中生中随机抽取300名学生，得到如下列联表：喜欢数学课程不喜欢数学课程总计男3785122女35143178总计72228300由表中数据计算得到的观察值 . 在多大程度上可以认为高中生的性别与是否数学课程之间有关系?为什么?(学生自练，教师总结)强调：①使得成立的前提是假设“性别与是否喜欢数学课程之间没有关系”.如果这个前提不成立，上面的概率估计式就不一定正确;②结论有95%的把握认为“性别与喜欢数学课程之间有关系”的含义;③在熟练掌握了两个分类变量的独立性检验方法之后，可直接计算的值解决实际问题，而没有必要画相应的图形，但是图形的直观性也不可忽视.不健康健康总计不优秀41626667优秀37296333三、课时小结：独立性检验的方法、原理、步骤四、巩固练习：某市为调查全市高中生学习状况是否对生理健康有影响，随机进行调查并得到如下的列联表：请问有多大把握认为“高中生学习状况与生理健康有关”?五、课外作业课时练习六、板书设计。
江苏省苏州市第五中学高中数学选修2-3教学设计：独立
教案说明1-人教A版教材：普通高中课程标准实验教科书数学选修2章节：2.1独立性检验的基本思想及其初步应用一、授课内容的数学本质在《数学3（必修）》概率统计内容的基础上，通过典型案例介绍独立性检验的基本思想、方法及其初步应用，使学生认识统计方法在决策中的作用。
章引言首先提出了现实中经常遇到的问题，比如肺癌是严重威胁人类生命的一种疾病，吸烟与患肺癌有关系吗？等等。
现实中类似的问题大量存在，如何得出准确的推断，这就需要科学的方法，独立性检验就是其中一种常用的统计方法。
教科书通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出了独立性检验的问题，并借助样本数据的列联表、柱形图和条形图展示在吸烟人中患肺癌的比例比不吸烟人中患肺癌的比例要高，使学生直观感觉到吸烟和患肺癌可能有关系。
“吸烟与患肺癌有关”这一直觉来自于观测数据，即样本。
问题是这种来自于样本的印象能够在多大程度上代表总体？来自于样本的结论“吸烟与患肺癌有关”能够推广到总体吗？为了回答这个问题，就必须借助于统计理论来分析。
在统计学中，独立性检验就是检验两个分类变量是否有关系的一种统计方法。
二、教学目标分析【知识与技能】1、了解独立性检验的基本思想、方法及初步应用。
⨯列联表）、柱形图、条形图直观分析两个分类变量是否有关。
2、会从列联表（只要求22K公式判断两个分类变量在某种可信程度上的相关性。
3、会用2【过程与方法】运用数形结合的方法，借助对典型案例的探究，来了解独立性检验的基本思想，总结独立性检验的基本步骤。
【情感、态度与价值观】1、通过本节课的学习，让学生感受数学与现实生活的联系，体会独立性检验的基本思想在解决日常生活问题中的作用。
2、培养学生运用所学知识，依据独立性检验的思想作出合理推断的实事求是的好习惯。
三、教学问题诊断在独立性检验中，教科书通过典型案例“吸烟是否与患肺癌有关系”的研究，介绍了独立性检验的基本思想、方法和初步应用。
独立性检验的步骤是固定的，仿照教科书的例题，学生不难完成习题，但独立性检验的思想对学生来说是比较难理解的，教学中如何结合例子介绍独立性检验的思想，才能使得学生很好的理解是一个教学难点。
高中数学选修2-3《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案资料
）◆教案独立性检验的基本思想及其初步应用(第1课时)教材:人教A版·普通高中课程标准实验教科书·数学·选修2-3【教学目标】知识与技能目标：(1)通过学生课前分组进行“事件与事件之间是否有关系”的调查研究，理解统计方法的基本思想和应用，通过学生根据已有知识的基础上进行的数据分析，得到的直观结论，了解独立性检验的必要性，为知识的形成起到较好的推动作用..(2)通过一起对典型案例“吸烟是否与患肺癌有关系”的合作探究、自主学习，并通过和反证法原理的对比，进一步让学生去理解独立性检验的基本思想、方法及初步应用.(3)经历由实际问题建立数学模型的过程，进一步体会运用统计方法解决实际问题的基本思想，认识统计方法在决策中的作用.过程与方法目标：(1) 学生通过自主调查、设计抽样方案、分析数据、动手探究，培养学生的数学应用意识，掌握统计学的基本思想和方法，培养学生的动手能力、数理统计能力和合作精神.(2) 学生通过对调查数据的分析，作出的直观结论的可靠性程度的探究及其过程，理解独立性检验的基本思想，进一步掌握统计的方法，完善思维品质，并过特殊问题到一般性方法的探究，寻求知识之间的联系，通过新的知识与旧知识之间的对比，使学生掌握学习数学的基本方法，进一步完善认知结构.(3) 在探究过程中，在老师的引导下学生自主学习，学生主要通过合作交流，独立思考探究新知，获取新的知识；通过不同层次学生反映的问题进行适当的分析和指导，让不同层次的学生在学习过程中都有不同程度的提高，在练习中设置B组题，让思维和掌握程度较好同学能够“吃饱”.情感、态度、价值观："(1) 通过学生自主研究，进一步体会统计思想在实践中的应用，体会数形结合的思想；在探究过程中通过对具体情景中的问题到寻求一般解决方案，培养由特殊到一般思想，通过知识间的联系和对比，体验数学中转化思想的意义和价值.(2) 在教学中为学生提供充分的从事数学活动的机会，如：课前的调查研究，分析数据，通过课堂的探究活动，让学生自主探究新知，经历知识形成过程.(3)通过小组的协作，培养学生的团队精神，在活动中激发学生的学习潜能，促进他们真正理解和掌握基本的数学知识技能、数学思想方法及数学的应用意识，学会用计算器或计算机软件进行数理统计能力，获得广泛的数学活动经验，提高综合能力，学会学习，进一步在意志力、自信心、理性精神等情感与态度方面得到良好的发展.【教学重点与难点】重点：理解独立性检验的基本思想及实施步骤.难点：(1)了解独立性检验的基本思想；(2)了解随机变量2K的含义.?【教学方法】《新课程标准》的理念是“向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识和技能，数学思想和方法”.考虑授课对象是高二年级理科生，学生层次差异比较明显，动手能力不足，因此通过课前的分组进行课题的调查研究，分析数据，获取结论的过程让学生在活动中提升数学思考能力，锻炼动手能力，学会处理数据的基本方法，课中通过合作探究，自主学习等方式体验知识的形成，根据不同层次学生在探究、解决问题和练习中反映的问题进行适当的引导，让学生在已有的基础上获得最大的发展.本节课主要是探究性学习，学生通过课前的调查研究和直观发现的结论和样本的随机性，理解独立性检验的必要性，根据所探究问题进行类比联想，寻求突破点，并在过程中分析所得数据与问题之间的联系，提升数学思维能力，通过与反证法思想的类比，进一步加深对独立性检验思想的理解.课堂中的例题和练习，主要是学生知识的应用为主，体会统计方法在实际问题中的应用，体会统计方法应用的广泛性，以丰富学生对数学文化价值的认识；并且通过身边问题的研究统计，提高学习数学的信心，数学课也承担着育人的任务，因此通过实际生活中的问题研究有助于完善人生观世界观，树立良好价值观.对实际问题的分析中借助信息技术学会利用图形分析、解决问题及用具体的数量来衡量两个变量之间的联系，学习用图形、数据来正确描述两个变量的关系.展示学生作品则给学生以成功的体验，增强学习数学的兴趣和信心.【学法指导】通过自己设计研究的问题的调查，进行数理统计分析，引出问题后，通过每个环节不同的问题的思考，学生主动积极地参与探究活动，体验学习的乐趣，进行有意义学习活动；教师在这个教学过程中进行有意义的引导，放手让学生进行思考和探究，让学生主动找知识的联系，寻求问题的解决.使学生充分经历“调查研究——分析统计——数学解释——知识障碍——探究新知——讨论归纳——发现新知——应用新知——回归应用”这一完整的数学学习活动，让学生感受到数学来源于生活应用于生活.学生自主探索、动手实践、合作交流的学习方式，体现在整个教学过程中.-【教学手段】(1)学生课前分组调查研究，体会统计方法.(2)借助计算器、多媒体，强化直观感知，体现数形结合.(3) 提供学案“学生活动”，突破理解难点.【教学流程】、【教学过程】&附注1：(课堂上通过学案给出)学生课堂练习题A 组.1.下列关于K 2的说法正确的是( )A. K 2是用来判断两个分类变量是否有关系的一个随机变量；B. K 2的值越大，两个分类变量间的关系就越大C. K 2的观测值计算公式为K 2=| a d-bc|D.以上都正确 @2.在一个2×2列联表中，由其数据计算的K 2观测值k 为，则这两个变量间有关系的可能性为( )%D.无关系3.观察下列图表，期中两个分类变量的关系最强的是( )&ABC D4.如果有95%的把握说事件A 和B 有关系，那么具体计算出K 2的观测值k 的数据可能是( ) > <3.841 > <5. 有甲乙两个班级进行一门课程的考试，按照学生成绩优秀和不优秀统计成绩后，得到如下列联表：请画出列联表的等高条形图，并通过图形判断成绩与班级是否有关系；根据列联表的独立性检验，能否在犯错误的概率不超过的前提下认为成绩与班级有关系 ￥B 组.1. 给出假设0H ，下列结论中，不能对0H 成立与否作出明确判断的是( )A.235.2=kB.723.7=kC.321.10=kD.125.20=k2.在调查的480名男性中有38名患有色盲，520名女性中有6名患色盲，分别利用图形和独立性检验的方法判断色盲与性别是否有关系3.在对人们休闲方式的一次调查中，共调查了124人，其中女性70人，男性54人，女性中有43人主要是看电视，另外27人主要是运动，男性中21人主要是看电视，另外33人主要是运动.(1)根据以上数据建立一个2×2的列联表；。
苏教版数学高二数学苏教版选修2-3学案3.1独立性检验
3.1 独立性检验学习目标重点、难点1．通过典型案例的探究，了解独立性检验的基本思想、方法；2．会求χ2，会利用χ2判断两个变量有关系的把握程度，了解独立性检验的初步应用.重点：独立性检验的基本思想． 难点：利用χ2判断两个变量的关联程度.独立性检验1．用字母表示的2×2列联表：χ2＝n (ad －bc )2(a ＋c )(b ＋d )(a ＋b )(c ＋d ).2．用χ2统计量研究这类问题的方法称为独立性检验． 3．临界值 P (χ2≥x 0)0.5 0.4 0.25 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.0050.001 x 00.4550.7081.3232.0722.7063.8415.0246.6357.87910.828预习交流独立性检验的基本思想是什么？提示：把假设检验的基本思想具体化到独立性检验中，就可以通过随机变量χ2把两个分类变量的独立性进行检验．独立性检验的随机变量χ2＝n (ad －bc )2(a ＋c )(b ＋d )(a ＋b )(c ＋d ).在预习中，还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点独立性检验的基本思想试问：50岁以上的人患慢性气管炎与吸烟习惯有关吗？ 思路分析：根据所给数据先求出χ2，再根据χ2进行判断． 解：根据2×2列联表中的数据，得χ2＝339×(43×121－162×13)2205×134×56×283≈7.469.因7.469＞6.635，所以我们有99%的把握说：50岁以上的人患慢性气管炎与吸烟有关．对196个接受心脏搭桥手术的病人和196个接受血管清障手术的病人进行了3年的跟踪根据以上数据，能否得出关于心脏搭桥手术与又发作过心脏病一定有关的结论为__________．答案：不能解析：χ2＝392×(39×167－157×29)2196×196×68×324≈1.779.因为χ2＜2.706，所以不能作出心脏搭桥手术与又发作心脏病之间有关系的结论．独立性检验的基本步骤：①根据题意列出2×2列联表；②根据公式求出χ2；③比较χ2与临界值的关系；④作出两变量是否有关系的程度把握．1．吃零食是中学生中普遍存在的现象，吃零食对学生身体发育有诸多不利影响．影响学生的健康成长，下表给出性别与吃零食的列联表，根据表中数据得出结论：吃零食与性别__________．(填“有关”答案：有关解析：χ2＝85×(5×28－12×40)217×68×45×40≈4.722＞3.841.故约有95%的把握认为“吃零食与性别有关”．2．考察小麦种子经过灭菌与否跟发生黑穗病的关系，经试验观察，得到如下数据．试推断有答案：95%解析：χ2＝460×(26×200－184×50)2210×250×76×384≈4.804.由于4.804＞3.841，所以我们有95%的把握认为种子灭菌与发生黑穗病是有关系的． 3．对电视节目单上的某一节目，观众的态度如下表，根据表中数据得到χ2≈1.224，你的结论为__________.答案：观众是否同意这一节目与性别无关解析：χ2≈1.224＜2.706，所以不能作出是否同意这一节目与性别有关，即观众是否同意这一节目与性别无关．4．在研究吸烟与患肺癌的关系中，通过收集数据、整理分析数据得“吸烟与患肺癌有关”的结论，并且有99%以上的把握认为这个结论是成立的，下列说法中正确的有__________．①100个吸烟者中至少有99人患有肺癌；②1个人吸烟，那么这个人有99%的概率患有肺癌； ③在100个吸烟者中一定有患肺癌的人；④在100个吸烟者中可能一个患肺癌的人也没有． 答案：④ 解析：独立性检验的结果与实际问题是有差异的，即独立性检验的结论是一个数学统计量，它与实际问题中的确定性是存在差异的．5．某班班主任对全班50名学生学习积极性和对待班级工作的态度进行了调查，统计数(1)如果随机抽查这个班的一名学生，那么抽到积极参加班级工作的学生的概率是多少？抽到不太主动参加班级工作且学习积极性一般的学生的概率是多少？(2)问：学生的学习积极性与对待班级工作的态度是否有关系？解：(1)积极参加班级工作的学生有24人，总人数为50，故所求概率为2450＝1225.不太主动参加班级工作且学习积极性一般的学生有19人，故所求概率为1950.(2)由公式得χ2＝50×(18×19－6×7)225×25×24×26≈11.538.因为11.538＞10.828，所以我们有99.9%的把握认为学生的学习积极性与对待班级工作的态度有关系．。
江苏省苏州市高中数学 第三章 统计案例 3.2 独立性检
独立性检验的基本思想及其初步应用一、教学内容与内容解析1．内容：独立性检验的基本思想及实施步骤2．内容解析：本节课是人教A版（选修）2—3第三章第二单元第二课时的内容．在本课之前，学生已经学习过事件的相互独立性、正态分布及回归分析的基本思想及初步应用。
本节课利用独立性检验进一步分析两个分类变量之间是否有关系，是高中数学知识中体现统计思想的重要课节。
在本节课的教学中，要把重点放在独立性检验的统计学原理上，理解独立性检验的基本思想，明确独立性检验的基本步骤。
在独立性检验中，通过典型案例的研究，介绍了独立性检验的基本思想、方法和初步应用。
独立性检验的基本思想和反证法类似，它们都是假设结论不成立，反证法是在假设结论不成立基础上推出矛盾从而证得结论成立，而独立性检验是在假设结论不成立基础上推出有利于结论成立的小概率事件发生，于是认为结论在很大程度上是成立的。
因为小概率事件在一次试验中通常是不会发生的，所以有利于结论成立的小概率事件的发生为否定假设提供了有力的证据。
学习独立性检验的目的是“通过典型案例介绍独立性检验的基本思想、方法及其初步应用，使学生认识统计方法在决策中的作用”。
这是因为，随着现代信息技术飞速发展，信息传播速度快，人们每天都会接触到影响我们生活的统计方面信息，所以具备一些统计知识已经成为现代人应具备的一种数学素养。
教学重点：理解独立性检验的基本思想及实施步骤．二、教学目标与目标解析1．目标：①知识与技能目标通过生活中新闻案例的探究，理解独立性检验的基本思想，明确独立性检验的基本步骤，会对两个分类变量进行独立性检验，并能利用独立性检验的基本思想来解决实际问题。
②过程与方法目标通过探究“玩电脑游戏与注意力集中是否有关系”引出独立性检验的问题，借助样本数据的列联表分析独立性检验的实施步骤。
利用上节课所学已经由数据直观判断出玩电脑游戏与注意力集中可能有关系。
这一直觉来自于观测数据，即样本。
问题是这种来自于样本的印象能够在多大程度上代表总体。
江苏省苏州市第五中学高中数学选修2-3《独立性检验》教学设计
新课标教材人教A版《数学2-3》(选修) 第三章统计案例《独立性检验》教学设计一、教学目标1.使学生理解分类变量(也称属性变量或定性变量)的含义，体会两个分类变量之间可能具有相关性；2.通过对典型案例（吸烟和患肺癌有关吗?）的探究，使学生了解独立性检验（只要求2×2列联表）的基本思想、方法、步骤及应用；3.鼓励学生体验用多种方法(等高条形图和独立性检验)解决同一问题，并对各种方法的优缺点进行比较；4.让学生对统计方法有更深刻的认识，体会统计方法应用的广泛性，进一步体会科学的严谨性（如统计可能犯错误，原因可能是收集的数据样本容量小或样本采集不合理，也可能是理论上的漏洞，如在一次实验中，我们假设小概率事件不发生，这一点本身就值得质疑）.二、重点本节的重点内容是通过实例让学生体会独立性检验的基本思想，掌握独立性检验的一般步骤.三、难点在授课过程中，学生学习过程中遇到的困难主要有以下几个方面：1.2K的结构的比较奇特，也来的有点突然，学生可能会提出疑问。
2.如何理解独立性检验的基本思想？3.独立性检验的一般步骤及背后的理论依据是什么？4.为什么在最后表达结论的时候要说明“在犯错误的概率不超过XX的前提下”。
四、教学模式“问题串”模式为主，理清教学思路，鼓励学生思考；“讲授式”为辅，解释学生难以自主探究的知识内容.五、教学过程设计教学环节师生活动设计意图引子[有奖竞猜]师：播放一段视频(《铁齿铜牙纪晓岚》)，让学生猜出电视剧的名称通过游戏激发学生的学习兴趣，为本节课的主要问题——吸烟生：观看视频，抢答与健康是否有关做好铺垫.问题导入师：问题1：吸烟会影响到烟民的寿命吗？“吸烟有害健康”，这是我们很熟悉的常识，因此我们很自然地认为，吸烟会减损人的寿命，然而也有很多例外。
一个吸烟而且长寿的人的例子能说明吸烟对人的健康没有影响吗？为什么？生：思考，回答通过这个问题，希望学生能回忆起统计的基本原则，即样本容量不能太小，样本的抽取方式应尽量保证随机性。
2019-2020年高中数学 3.1《独立性检验》教案(1) 苏教版选修2-3
2019-2020年高中数学 3.1《独立性检验》教案（1） 苏教版选修2-3教学目标（1）通过对典型案例的探究，了解独立性检验（只要求列联表）的基本思想、方法及初步应用；（2）经历由实际问题建立数学模型的过程，体会其基本方法．教学重点、难点：独立性检验的基本方法是重点．基本思想的领会及方法应用是难点． 教学过程 一．问题情境5月31日是世界无烟日。
有关医学研究表明，许多疾病，例如：心脏病、癌症、脑血管病、慢性阻塞性肺病等都与吸烟有关，吸烟已成为继高血压之后的第二号全球杀手。
这些疾病与吸烟有关的结论是怎样得出的呢？我们看一下问题：1． 某医疗机构为了了解呼吸道疾病与吸烟是否有关，进行了一次抽样调查，共调查了515个成年人，其中吸烟者220人，不吸烟者295人．调查结果是：吸烟的220人中有37人患呼吸道疾病（简称患病），183人未患呼吸道疾病（简称未患病）；不吸烟的295人中有21人患病，274人未患病．问题：根据这些数据能否断定“患呼吸道疾病与吸烟有关”？ 二．学生活动为了研究这个问题，（1）引导学生将上述数据用下表来表示：（2）估计吸烟者与不吸烟者患病的可能性差异：在吸烟的人中，有的人患病，在不吸烟的人中，有的人患病． 问题：由上述结论能否得出患病与吸烟有关？把握有多大？ 三．建构数学 1．独立性检验：（1）假设：患病与吸烟没有关系．（近似的判断方法：设，如果成立，则在吸烟的人中患病的比例与不吸烟的人中患病的比例应差不多，由此可得，即()()0a c d c a b ad bc +≈+⇒-≈，因此，越小，患病与吸烟之间的关系越弱，否则，关系越强．） 设，在假设成立的条件下，可以通过求 “吸烟且患病”、“吸烟但未患病”、“不吸烟但患病”、“不吸烟且未患病”的概率（观测频率），将各种人群的估计人数用表示出来． 例如：“吸烟且患病”的估计人数为()a b a cn P AB n n n++⨯≈⨯⨯；“吸烟但未患病” 的估计人数为()a b b dn P AB n n n ++⨯≈⨯⨯； “不吸烟但患病”的估计人数为()c d a cn P AB n n n++⨯≈⨯⨯； “不吸烟且未患病”的估计人数为()c d b dn P AB n n n++⨯≈⨯⨯． 如果实际观测值与假设求得的估计值相差不大，就可以认为所给数据（观测值）不能否定假设．否则，应认为假设不能接受，即可作出与假设相反的结论． （2）卡方统计量：为了消除样本对上式的影响，通常用卡方统计量（χ2）来进行估计． 卡方χ2统计量公式：χ222a b a c a b b d a n b n n n n n a b a c a b b dn n n n n n++++⎛⎫⎛⎫-⨯⨯-⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=+++++⨯⨯⨯⨯22c d a c c d b d c n d n n n n n c d a c c d b d n n n n n n ++++⎛⎫⎛⎫-⨯⨯-⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭++++++⨯⨯⨯⨯ ()()()()()2n ad bc a b c d a c b d -=++++（其中） 由此若成立，即患病与吸烟没有关系，则χ2的值应该很小．把37,183,21,274a b c d ====代入计算得χ2，统计学中有明确的结论，在成立的情况下，随机事件“”发生的概率约为，即，也就是说，在成立的情况下，对统计量χ2进行多次观测，观测值超过的频率约为．由此，我们有99%的把握认为不成立，即有99%的把握认为“患病与吸烟有关系”．象以上这种用统计量研究吸烟与患呼吸道疾病是否有关等问题的方法称为独立性检验． 说明：（1）估计吸烟者与不吸烟者患病的可能性差异是用频率估计概率，利用χ2进行独立性检验，可以对推断的正确性的概率作出估计，观测数据取值越大，效果越好．在实际应用中，当均不小于5，近似的效果才可接受．（2）这里所说的“呼吸道疾病与吸烟有关系”是一种统计关系，这种关系是指“抽烟的人患呼吸道疾病的可能性（风险）更大”，而不是说“抽烟的人一定患呼吸道疾病”．（3）在假设下统计量χ2应该很小，如果由观测数据计算得到χ2的观测值很大，则在一定程度上说明假设不合理（即统计量χ2越大，“两个分类变量有关系”的可能性就越大）．2．独立性检验的一般步骤：一般地，对于两个研究对象Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ有两类取值：类和类（如吸烟与不吸烟），Ⅱ也有两类取值：类和类（如患呼吸道疾病与不患呼吸道疾病），得到如下表所示：第一步，提出假设：两个分类变量Ⅰ和Ⅱ没有关系；第二步，根据2×2列联表和公式计算χ2统计量； 第三步，查对课本中临界值表，作出判断． 3．独立性检验与反证法：反证法原理：在一个已知假设下，如果推出一个矛盾，就证明了这个假设不成立； 独立性检验（假设检验）原理：在一个已知假设下，如果一个与该假设矛盾的小概率事件发生，就推断这个假设不成立． 四．数学运用 1．例题：例1．在500人身上试验某种血清预防感冒的作用，把他们一年中的感冒记录与另外500名未用血清的人的感冒记录作比较，结果如表所示．问：该种血清能否起到预防感冒的分析：在使用该种血清的人中，有的人患过感冒；在没有使用该种血清的人中，有的人患过感冒，使用过血清的人与没有使用过血清的人的患病率相差较大．从直观上来看，使用过血清的人与没有使用过血清的人的患感冒的可能性存在差异．解：提出假设：感冒与是否使用该种血清没有关系．由列联表中的数据，求得221000(258284242216)7.075474526500500χ⨯⨯-⨯=≈⨯⨯⨯∵当成立时，的概率约为，∴我们有99%的把握认为：该种血清能起到预防感冒的作用． 例2．为研究不同的给药方式（口服或注射）和药的效果（有效与无效）是否有关，进行了相应的抽样调查，调查结果如表所示．根据所选择的193个病人的数据，能否作出分析：在口服的病人中，有的人有效；在注射的病人中，有的人有效．从直观上来看，口服与注射的病人的用药效果的有效率有一定的差异，能否认为用药效果与用药方式一定有关呢？下面用独立性检验的方法加以说明．解：提出假设：药的效果与给药方式没有关系．由列联表中的数据，求得22193(58314064) 1.3896 2.072122719895χ⨯⨯-⨯=≈<⨯⨯⨯当成立时，的概率大于，这个概率比较大，所以根据目前的调查数据，不能否定假设，即不能作出药的效果与给药方式有关的结论．说明：如果观测值，那么就认为没有充分的证据显示“Ⅰ与Ⅱ有关系”，但也不能作出结论“成立”，即Ⅰ与Ⅱ没有关系．2．练习：课本第91页 练习第1、2、3题． 五．回顾小结：1．独立性检验的思想方法及一般步骤； 2．独立性检验与反证法的关系． 六．课外作业：课本第93页 习题3.1 第1、2、3题． 2019-2020年高中数学 3.1《独立性检验》教案（2） 苏教版选修2-3教学目标通过对典型案例的探究，进一步巩固独立性检验的基本思想、方法，并能运用χ2统计量进行独立性检验．教学重点，难点：独立性检验的基本方法是重点．基本思想的领会及方法应用是难点． 教学过程 一．学生活动练习：（1）某大学在研究性别与职称(分正教授、副教授)之间是否有关系，你认为应该收集哪些数据？ ．（2）某高校“统计初步”课程的教师随机调查了选该课的一些学生情况，具体数据如下表：χ2250(1320107) 4.84423272030⨯⨯-⨯=≈⨯⨯⨯，∵χ2，所以判定主修统计专业与性别有关系，那么这种判断出错的可能性为 ．（答案：5%）二．数学运用 1．例题：例1．在对人们的休闲方式的一次调查中，共调查了124人，其中女性70人，男性54人。
高中数学选修2-3精品教案6：3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用教学设计
3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用学习目标：1.了解分类变量、2×2列联表、随机变量χ2的意义.2.通过对典型案例的分析，了解独立性检验的基本思想方法.(重点)3.通过对典型案例的分析，了解两个分类变量的独立性检验的应用.(难点) 知识梳理：[基础·初探]教材整理 独立性检验 1.卡方统计量 χ2＝nn 11n 22－n 12n 212n 1＋n 2＋n ＋1n ＋2，用χ2的大小可以决定是否拒绝原来的统计假设H 0.如果算出的χ2值较大，就拒绝H 0，也就是拒绝“事件A 与B 无关”，从而就认为它们是有关的了.2.两个临界值(1)当根据具体的数据算出的χ2>3.841时，有95%的把握说事件A 与B 有关； (2)当χ2>6.635时，有99%的把握说事件A 与B 有关，当χ2≤3.841时，认为事件A 与B 是无关的.1.判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)分类变量中的变量与函数中的变量是同一概念.(×) (2)独立性检验的方法就是反证法.(×)(3)独立性检验中可通过统计表从数据上说明两分类变量的相关性的大小.(√) 2.考察棉花种子经过处理与生病之间的关系，得到下表中的数据：种子处理 种子未处理合计 得病 32 101 133 不得病 61 213 274 合计93314407根据以上数据可得出( )A.种子是否经过处理与是否生病有关B.种子是否经过处理与是否生病无关C.种子是否经过处理决定是否生病D.有90%的把握认为种子经过处理与生病有关 【解析】χ2＝407×（32×213－61×101）293×314×133×274≈0.164<0.455，即没有充足的理由认为种子是否经过处理跟生病有关.【答案】 B3.若由一个2×2列联表中的数据计算得χ2＝4.013，那么有__________的把握认为两个变量之间有关系.【解析】查阅χ2表知有95%的把握认为两个变量之间有关系.【答案】95%[质疑·手记]预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：疑问1：解惑：疑问2：解惑：疑问3：解惑：疑难探究：[小组合作型]用2×2列联表分析两变量间的关系在对人们饮食习惯的一次调查中，共调查了124人，其中六十岁以上的70人，六十岁以下的54人.六十岁以上的人中有43人的饮食以蔬菜为主，另外27人则以肉类为主；六十岁以下的人中有21人的饮食以蔬菜为主，另外33人则以肉类为主.请根据以上数据作出饮食习惯与年龄的列联表，并利用n11n1＋与n21n2＋判断二者是否有关系.【精彩点拨】对变量进行分类→求出分类变量的不同取值→作出2×2列联表→计算n11n1＋与n21n2＋的值作出判断【自主解答】饮食习惯与年龄2×2列联表如下：年龄在六十岁以上年龄在六十岁以下合计饮食以蔬菜为主432164 饮食以肉类为主273360 合计7054124 将表中数据代入公式得n11n1＋＝4364≈0.67，n21n2＋＝2760＝0.45.显然二者数据具有较为明显的差距，据此可以在某种程度上认为饮食习惯与年龄有关系.1.作2×2列联表时，注意应该是4行4列，计算时要准确无误.2.作2×2列联表时，关键是对涉及的变量分清类别.[再练一题]1.上例中条件不变，尝试用|n11n22－n12n21|的大小判断饮食习惯与年龄是否有关.【解】将本例2×2列联表中的数据代入可得|n11n22－n12n21|＝|43×33－21×27|＝852.相差较大，可在某种程度上认为饮食习惯与年龄有关系.由χ2进行独立性检验某校高三年级在一次全年级的大型考试中，数学成绩优秀和非优秀的学生中，物理、化学、总分也为优秀的人数如下表所示，则我们能否在犯错误的概率不超过0.001的前提下认为数学成绩优秀与物理、化学优秀有关系？物理优秀化学优秀总分优秀数学优秀228225267数学非优秀14315699注：该年级此次考试中数学成绩优秀的有360人，非优秀的有880人.【精彩点拨】首先分别列出数学成绩与物理、化学、总分的2×2列联表，再正确计算χ2的观测值，然后由χ2的值作出判断.【自主解答】(1)根据已知数据列出数学与物理优秀的2×2列联表如下：物理优秀物理非优秀合计数学优秀228 b 360数学非优秀143 d 880合计371b＋d 1 240∴b＝360－228＝132，d＝880－143＝737，b＋d＝132＋737＝869.代入公式可得χ2≈270.114.(2)按照上述方法列出数学与化学优秀的2×2列联表如下：化学优秀化学非优秀合计数学优秀225135360数学非优秀 156 724 880 合计3818591 240代入公式可得χ2≈240.611.综上，由于χ2的观测值都大于10.828，因此说明都能在犯错误的概率不超过0.001的前提下认为数学成绩优秀与物理、化学优秀有关系.1.独立性检验的关注点在2×2列联表中，如果两个分类变量没有关系，则应满足n 11n 22－n 12n 21≈0，因此|n 11n 22－n 12n 21|越小，关系越弱；|n 11n 22－n 12n 21|越大，关系越强.2.独立性检验的具体做法(1)根据实际问题的需要确定允许推断“事件A 与B 有关系”犯错误的概率的上界α，然后查表确定临界值k 0.(2)利用公式χ2＝n （n 11n 22－n 12n 221）n 1＋n 2＋n ＋1n ＋2计算随机变量χ2.(3)如果χ2≥k 0，推断“X 与Y 有关系”这种推断犯错误的概率不超过α；否则，就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X 与Y 有关系”，或者在样本数据中没有发现足够的证据支持结论“X 与Y 有关系”.[再练一题]2.为了调查胃病是否与生活规律有关，在某地对540名40岁以上的人的调查结果如下：患胃病 未患胃病 合计 生活不规律 60 260 320 生活有规律 20 200 220 合计80460540根据以上数据判断40岁以上的人患胃病与生活规律有关吗？ 【解】 由公式得χ2＝540（60×200－260×20）2320×220×80×460≈9.638.∵9.638>6.635，∴有99%的把握说40岁以上的人患胃病与生活是否有规律有关，即生活不规律的人易患胃病.[探究共研型]独立性检验的综合应用探究1 利用χ2进行独立性检验，估计值的准确度与样本容量有关吗？【提示】 利用χ2进行独立性检验，可以对推断的正确性的概率作出估计，样本容量n 越大，这个估计值越准确，如果抽取的样本容量很小，那么利用χ2进行独立性检验的结果就不具有可靠性.探究2 在χ2运算后，得到χ2的值为29.78，在判断变量相关时，P (χ2≥6.635)≈0.01和P (χ2≥7.879)≈0.005，哪种说法是正确的？【提示】 两种说法均正确.P (χ2≥6.635)≈0.01的含义是在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为两个变量相关；而P (χ2≥7.879)≈0.005的含义是在犯错误的概率不超过0.005的前提下认为两个变量相关.为调查某地区老年人是否需要志愿者提供帮助，用简单随机抽样方法从该地区调查了500位老年人，结果如下：男 女 需要 40 30 不需要160270(1)估计该地区老年人中，需要志愿者提供帮助的老年人的比例；(2)能否有99%的把握认为该地区的老年人是否需要志愿者提供帮助与性别有关？ (3)根据(2)的结论，能否提出更好的调查方法来估计该地区的老年人中需要志愿者提供帮助的老年人的比例？说明理由.【精彩点拨】 题中给出了2×2列联表，从而可通过求χ2的值进行判定.对于(1)(3)可依据古典概率及抽样方法分析求解.【自主解答】 (1)调查的500位老年人中有70位需要志愿者提供帮助，因此该地区老年人中，需要帮助的老年人的比例的估计值为70500＝14%.(2)χ2＝500×（40×270－30×160）2200×300×70×430≈9.967.由于9.967>6.635，所以有99%的把握认为该地区的老年人是否需要帮助与性别有关. (3)由(2)的结论知，该地区老年人是否需要帮助与性别有关，并且从样本数据能看出该地区男性老年人与女性老年人中需要帮助的比例有明显差异，因此在调查时，先确定该地区老年人中男、女的比例，再把老年人分成男、女两层并采用分层抽样方法进行抽样，这比采用简单随机抽样方法更好.1.检验两个变量是否相互独立，主要依据是利用χ2＝n （n 11n 22－n 12n 21）2n 1＋n 2＋n ＋1n ＋2公式计算χ2的值，再利用该值与3.841，6.635两个值进行比较作出判断.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.[再练一题]3.若两个分类变量x 和y 的列联表为：y x y 1 y 2 x 1 5 15 x 24010则x 与y 之间有关系的概率约为________. 【解析】χ2＝（5＋15＋40＋10）（5×10－40×15）2（5＋15）（40＋10）（5＋40）（15＋10）≈18.822.∵18.822>6.635，∴x 与y 之间有关系的概率约为1－0.01＝0.99. 【答案】 0.99[构建·体系]达标检测：1.下列选项中，哪一个χ2的值可以有95%以上的把握认为“A 与B 有关系”( ) A.χ2＝2.700 B.χ2＝2.710 C.χ2＝3.765D.χ2＝5.014【解析】 ∵5.014>3.841，故D 正确. 【答案】 D2.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 合计 爱好 40 20 60 不爱好 20 30 50 合计6050110经计算得χ2＝110×（40×30－20×20）260×50×60×50≈7.8.则正确结论是( )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” 【解析】 根据独立性检验的思想方法，正确选项为C. 【答案】 C3.在一个2×2列联表中，由其数据计算得χ2＝13.097，认为两个变量有关系犯错误的概率不超过________.【解析】 如果χ2>6.635时，认为“两变量有关系”犯错误的概率不超过0.01. 【答案】 0.014.某大学在研究性别与职称(分正教授、副教授)之间是否有关系，你认为应该收集的数据是________.【解析】 由研究的问题可知，需收集的数据应为男正教授人数，女正教授人数，男副教授人数，女副教授人数.【答案】 男正教授，女正教授，男副教授，女副教授5.调查某医院某段时间内婴儿出生的时间与性别的关系，得到下面的数据：出生时间在晚上的男婴为24人，女婴为8人；出生时间在白天的男婴为31人，女婴为26人.(1)将下面的2×2列联表补充完整；晚上 白天 合计 男婴 女婴 合计(2)能否在犯错误的概率不超过0.1的前提下认为婴儿性别与出生时间有关系？ 【解】 (1)晚上 白天 合计 男婴 24 31 55 女婴 8 26 34 合计325789(2)由所给数据计算χ2 χ2＝89×（24×26－31×8）255×34×32×57≈3.689>2.706.根据临界值表知P (χ2≥2.706)≈0.10.因此在犯错误的概率不超过0.1的前提下认为婴儿的性别与出生的时间有关系.我还有这些不足： (1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)。
高中数学选修2-3《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案资料
高中数学选修2-3《独立性检验的基本思想及其初步应用》教案资料(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--◆教案独立性检验的基本思想及其初步应用(第1课时) 教材:人教A版·普通高中课程标准实验教科书·数学·选修2-3【教学目标】知识与技能目标：(1)通过学生课前分组进行“事件与事件之间是否有关系”的调查研究，理解统计方法的基本思想和应用，通过学生根据已有知识的基础上进行的数据分析，得到的直观结论，了解独立性检验的必要性，为知识的形成起到较好的推动作用.(2)通过一起对典型案例“吸烟是否与患肺癌有关系”的合作探究、自主学习，并通过和反证法原理的对比，进一步让学生去理解独立性检验的基本思想、方法及初步应用.(3)经历由实际问题建立数学模型的过程，进一步体会运用统计方法解决实际问题的基本思想，认识统计方法在决策中的作用.过程与方法目标：(1) 学生通过自主调查、设计抽样方案、分析数据、动手探究，培养学生的数学应用意识，掌握统计学的基本思想和方法，培养学生的动手能力、数理统计能力和合作精神.(2) 学生通过对调查数据的分析，作出的直观结论的可靠性程度的探究及其过程，理解独立性检验的基本思想，进一步掌握统计的方法，完善思维品质，并过特殊问题到一般性方法的探究，寻求知识之间的联系，通过新的知识与旧知识之间的对比，使学生掌握学习数学的基本方法，进一步完善认知结构.(3) 在探究过程中，在老师的引导下学生自主学习，学生主要通过合作交流，独立思考探究新知，获取新的知识；通过不同层次学生反映的问题进行适当的分析和指导，让不同层次的学生在学习过程中都有不同程度的提高，在练习中设置B组题，让思维和掌握程度较好同学能够“吃饱”.情感、态度、价值观：(1) 通过学生自主研究，进一步体会统计思想在实践中的应用，体会数形结合的思想；在探究过程中通过对具体情景中的问题到寻求一般解决方案，培养由特殊到一般思想，通过知识间的联系和对比，体验数学中转化思想的意义和价值.(2) 在教学中为学生提供充分的从事数学活动的机会，如：课前的调查研究，分析数据，通过课堂的探究活动，让学生自主探究新知，经历知识形成过程.(3)通过小组的协作，培养学生的团队精神，在活动中激发学生的学习潜能，促进他们真正理解和掌握基本的数学知识技能、数学思想方法及数学的应用意识，学会用计算器或计算机软件进行数理统计能力，获得广泛的数学活动经验，提高综合能力，学会学习，进一步在意志力、自信心、理性精神等情感与态度方面得到良好的发展.【教学重点与难点】重点：理解独立性检验的基本思想及实施步骤.难点：(1)了解独立性检验的基本思想；(2)了解随机变量2K的含义.【教学方法】《新课程标准》的理念是“向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识和技能，数学思想和方法”.考虑授课对象是高二年级理科生，学生层次差异比较明显，动手能力不足，因此通过课前的分组进行课题的调查研究，分析数据，获取结论的过程让学生在活动中提升数学思考能力，锻炼动手能力，学会处理数据的基本方法，课中通过合作探究，自主学习等方式体验知识的形成，根据不同层次学生在探究、解决问题和练习中反映的问题进行适当的引导，让学生在已有的基础上获得最大的发展.本节课主要是探究性学习，学生通过课前的调查研究和直观发现的结论和样本的随机性，理解独立性检验的必要性，根据所探究问题进行类比联想，寻求突破点，并在过程中分析所得数据与问题之间的联系，提升数学思维能力，通过与反证法思想的类比，进一步加深对独立性检验思想的理解.课堂中的例题和练习，主要是学生知识的应用为主，体会统计方法在实际问题中的应用，体会统计方法应用的广泛性，以丰富学生对数学文化价值的认识；并且通过身边问题的研究统计，提高学习数学的信心，数学课也承担着育人的任务，因此通过实际生活中的问题研究有助于完善人生观世界观，树立良好价值观.对实际问题的分析中借助信息技术学会利用图形分析、解决问题及用具体的数量来衡量两个变量之间的联系，学习用图形、数据来正确描述两个变量的关系.展示学生作品则给学生以成功的体验，增强学习数学的兴趣和信心.【学法指导】通过自己设计研究的问题的调查，进行数理统计分析，引出问题后，通过每个环节不同的问题的思考，学生主动积极地参与探究活动，体验学习的乐趣，进行有意义学习活动；教师在这个教学过程中进行有意义的引导，放手让学生进行思考和探究，让学生主动找知识的联系，寻求问题的解决.使学生充分经历“调查研究——分析统计——数学解释——知识障碍——探究新知——讨论归纳——发现新知——应用新知——回归应用”这一完整的数学学习活动，让学生感受到数学来源于生活应用于生活.学生自主探索、动手实践、合作交流的学习方式，体现在整个教学过程中.【教学手段】(1)学生课前分组调查研究，体会统计方法.(2)借助计算器、多媒体，强化直观感知，体现数形结合.(3) 提供学案“学生活动”，突破理解难点.【教学流程】所以在犯错误的概率不超过的前提下认为吸烟与患肺癌有关系.四、知识应用、巩固理解例题1：某学校高二理科班期末市统考数学成绩如下：优秀 不优秀 合计 男生 83 278 361 女生 27 115 142 合计110379503(1) 利用图形判断数学成绩与性别是否有关系； (2) 能否在犯错误的概率不超过的前提下认为数学成绩的好坏与性别有关系？ (3)解：由列联表可得等高条形图如下：0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%男生女生不优秀优秀由图及表直观判断：“成绩优秀与性别没有关系”，根据列联表数据得到708.0944.0379110142361)2782711583(5032>≈⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=k ， 由于40.0)708.0(2≈≥K P ，故在犯错误的概率不超过的前提下不能认为数学成绩的优秀与否与性别有关.师：通过上述例题的解决，你能总结一下独立性检验实施的基本步骤吗？第一步：根据抽样列出两个分类变量的列联表 第二步：有等高条形图直观判断是否有关系 第三步：计算2K 的观测值k第四步：查表找出观测值k 对应临界值0k 的概率 第五步：下结论五、学生课堂练习(见附注1)、教师点评练习附注1：(课堂上通过学案给出)学生课堂练习题A组.1.下列关于K2的说法正确的是( )A. K2是用来判断两个分类变量是否有关系的一个随机变量；B. K2的值越大，两个分类变量间的关系就越大C. K2的观测值计算公式为K2=| a d-bc|D.以上都正确2.在一个2×2列联表中，由其数据计算的K2观测值k为，则这两个变量间有关系的可能性为( )% D.无关系3.观察下列图表，期中两个分类变量的关系最强的是( )A BC D4.如果有95%的把握说事件A和B有关系，那么具体计算出K2的观测值k的数据可能是( ) > < > <5. 有甲乙两个班级进行一门课程的考试，按照学生成绩优秀和不优秀统计成绩后，得到如下列联表：请画出列联表的等高条形图，并通过图形判断成绩与班级是否有关系；根据列联表的独立性检验，能否在犯错误的概率不超过的前提下认为成绩与班级有关系？B 组.1. 给出假设0H ，下列结论中，不能对0H 成立与否作出明确判断的是( )A.235.2=kB.723.7=kC.321.10=kD.125.20=k2.在调查的480名男性中有38名患有色盲，520名女性中有6名患色盲，分别利用图形和独立性检验的方法判断色盲与性别是否有关系？3.在对人们休闲方式的一次调查中，共调查了124人，其中女性70人，男性54人，女性中有43人主要是看电视，另外27人主要是运动，男性中21人主要是看电视，另外33人主要是运动.(1)根据以上数据建立一个2×2的列联表；。
高中数学选修2-3优质三段式学案1：3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用
3.2独立性检验的基本思想及其初步应用1.通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出独立性检验的问题，并借助样本数据的列联表和条形图展示在吸烟者中患肺癌的比例比不吸烟者中患肺癌的比例高，让学生亲身体验独立性检验的必要性;2.会根据22⨯列联表求统计量2K .通过对实际问题的分析探究，学会独立性检验（只要求2×2列联表）的基本思想、方法及初步应用。
复习1：回归分析的方法、步骤，刻画模型拟合效果的方法（相关指数、残差分析）、步骤.二、新课导学※学习探究新知1： 1.分类变量：. 2.22⨯列联表：.试试：你能列举出几个分类变量吗？探究任务：吸烟与患肺癌的关系 典型例题例1 吸烟与患肺癌列联表（单位：人） .那么吸烟是否对患肺癌有影响？ 1.由列联表可粗略的看出：(1)不吸烟者有患肺癌;(2)吸烟者有患肺癌.因此，直观上课的结论：.(2) 根据列联表的数据,作出等高条形图:反思：（独立性检验的必要性）通过数据和图形,我们得到的直观印象是吸烟更容易引发肺癌.那是否有一定有把握认为“吸烟与患肺癌有关”呢？K新知2：统计量2吸烟与患肺癌列联表典型例题1中的K2是多少？※动手试试练1. 对196个接受心脏搭桥手术的病人和196个接受血管清障手术的病人进行了3年的跟踪研究，调查他们是否又发作过心脏病，调查结果如下所示：比较这两种手术对病人又发作心脏病的影响有没有差别．2.高中流行这样一句话“文科就怕数学不好，理科就怕英语不好”．下表是一次针对高三文科学生的调查所得数据，试问：在出错概率不超过0.025的前提下，能否判断“文科学生总成绩不好与数学成绩不好有关系”？三、总结提升※学习小结1. 分类变量：.列联表：.2. 22K：.3. 统计量21.吃零食是中学生中普遍存在的现象，吃零食对学生身体发育有诸多不利影响，影响学生的健康成长．下表是性别与吃零食的列联表：2．在某校对有心理障碍学生进行测试得到如下列联表：——★ 参 考 答 案 ★——1、分类变量：变量的不同“值”表示个体所属的不同类别，像这样的变量称为分类变量． 2. 2×2列联表一般地，假设有两个分类变量X 和Y ，它们的取值分别为{x 1，x 2}和{y 1，y 2}，其样本频数列联表(也称为2×2列联表)为下表.例1．（1）0.54% （2）新知2.K 2＝2()()()()()n ad bc a d c d a c b d -++++()()2202202029965777549-42209956.63278172148987491.6.6350.01, 6.635.6.635,,?56.6326.6351%.,99%"K H P K H K K H K ⨯⨯=≈⨯⨯⨯≥≈≥=把表中数据代入公式在成立的情况下统计学家估算出如下概率即在成立的情况下的值大于的概率非常小如果就断定不成立出错的可能性有多大出现 的概率不超过 因此我们有的把握认为吸烟与患肺癌有."关系动手试试：1. [[解析]]提出假设H 0：两种手术对病人又发作心脏病的影响没有差别． 根据列联表中的数据，可以求得22392(3916729157)68324196196⨯⨯-⨯=⨯⨯⨯K ≈1.78.当H 0成立时2K ≈1.78，而2K ＜2.072的概率为0.85.所以，不能否定假设H 0，也就是不能作出这两种手术对病人又发作心脏病的影响有差别的结论． 2.解 依题意，计算随机变量K 2的观测值：k＝2913(4782439912)49042387736⨯⨯-⨯⨯⨯⨯≈6.233>5.024，所以在出错概率不超过0.025的前提下，可以判断“文科学生总成绩不好与数学成绩不好有关系”．课后作业1.解k＝2()()()()()n ad bca d c d a cb d-++++，把相关数据代入公式，得k＝285(5284012)17684540⨯⨯-⨯⨯⨯⨯≈4.722>3.841.因此，在犯错误的概率不超过0.05的前提下，可以认为“喜欢吃零食与性别有关”．2.解对于题中三种心理障碍分别构造三个随机变量K21，K22，K23.其观测值分别为k1，k2，k3. 由表中数据列出焦虑是否与性别有关的2×2列联表可得k1＝110(5602520)30802585⨯⨯-⨯⨯⨯⨯≈0.863<2.706，同理，k2＝2110(10702010)30802090⨯⨯-⨯⨯⨯⨯≈6.366>5.024，k3＝2110(10702010)30806545⨯⨯-⨯⨯⨯⨯≈1.410<2.706.因此，在犯错误的概率不超过0.025的前提下，认为说谎与性别有关，没有充分的证据显示焦虑、懒惰与性别有关．。
高中数学选修2-3优质学案6：3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用
3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用课前预习[要点梳理]1．与列联表相关的概念(1)分类变量：变量的不同“”表示个体所属的，像这样的变量称为分类变量．(2)列联表：①列出的分类变量的，称为列联表．②一般地，假设有两个分类变量X和Y，它们的取值分别为{x1，x2}和{y1，y2}，其样本频数列联表(称为2×2列联表)为：2.等高条形图等高条形图与表格相比，图形更能直观地反映出两个分类变量间是否，常用等高条形图展示列表数据的.3．独立性检验的基本思想(1)定义：利用随机变量来判断“两个分类变量”的方法称为独立性检验．(2)公式：K2＝n(ad－bc)2(a＋b)(c＋d)(a＋c)(b＋d)，其中n＝.(3)独立性检验的具体做法：①根据实际问题的需要确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α，然后查表确定k0.②利用公式计算随机变量K2的k.③如果，就推断“X与Y有关系”，这种推断犯错误的概率不超过α；否则，就认为在不超过α的前提下不能推断“X与Y有关系”，或者在样本数据中支持结论“X与Y有关系”．[自我诊断]判断(正确的打“√”，错误的打“×”)1．分类变量中的变量与函数中的变量是同一概念．()2．列联表频率分析法、等高条形图可初步分析两分类变量是否有关系，而独立性检验中K2取值则可通过统计表从数据上说明两分类变量的相关性的大小．()3．独立性检验的方法就是反证法．()课堂互动探究题型一用等高条形图分析两个分类变量间的关系典例 1 为了解铅中毒病人与尿棕色素为阳性是否有关系，分别对病人组和对照组的尿液作尿棕色素定性检查，结果如下：试画出列联表的等高条形图，分析铅中毒病人和对照组的尿棕色素阳性数有无差别，铅中毒病人与尿棕色素为阳性是否有关系？[跟踪训练]在调查的480名男人中有38名患有色盲，520名女人中有6名患有色盲，分别利用图形和独立性检验的方法来判断色盲与性别是否有关？你所得到的结论在什么范围内有效？题型二用2×2列联表分析两个分类变量间的关系思考：下面是2×2列联表.则表中a，b处的值应为多少？典例2 为了探究学生选报文、理科是否与对外语的兴趣有关，某同学调查了361名高二在校学生，调查结果如下：理科对外语有兴趣的有138人，无兴趣的有98人，文科对外语有兴趣的有73人，无兴趣的有52人．能否在犯错误的概率不超过0.1的前提下，认为“学生选报文、理科与对外语的兴趣有关”？[跟踪训练]在研究某种药物对“H1N1”病毒的治疗效果时，进行动物试验，得到以下数据，对150只动物服用药物，其中132只动物存活，18只动物死亡，对照组150只动物进行常规治疗，其中114只动物存活，36只动物死亡．(1)根据以上数据建立一个2×2列联表；(2)试问该种药物对治疗“H1N1”病毒是否有效？题型三独立性检验典例3 某高校共有学生15000人，其中男生10500人，女生4500人，为调查该校学生每周平均体育运动时间的情况，采用分层抽样的方法，收集300位学生每周平均体育运动时间的样本数据(单位：小时)．(1)应收集多少位女生的样本数据？(2)根据这300个样本数据，得到学生每周平均体育运动时间的频率分布直方图(如图所示)，其中样本数据的分组区间为：[0,2]，(2,4]，(4,6]，(6,8]，(8,10]，(10,12]．估计该校学生每周平均体育运动时间超过4小时的概率．(3)在样本数据中，有60位女生的每周平均体育运动时间超过4小时．请完成每周平均体育运动时间与性别的列联表，并判断是否有95%的把握认为“该校学生的每周平均体育运动时间与性别有关\”．附：K2＝n（ad－bc）2（a＋b）（c＋d）（a＋c）（b＋d）[跟踪训练]某中学将100名高一新生分成水平相同的甲、乙两个“平行班”，每班50人．陈老师采用A，B两种不同的教学方式分别在甲、乙两个班级进行教改实验．为了解教学效果，期末考试后，陈老师分别从两个班级中各随机抽取20名学生的成绩进行统计，作出茎叶图如图．记成绩不低于90分者为“成绩优秀”.(1)在乙班样本的20个个体中，从不低于86分的成绩中随机抽取2个，求抽出的两个均“成绩优秀”的概率；(2)由以上统计数据作出列联表，并判断能否在犯错误的概率不超过0.1的前提下认为：“成绩优秀”与教学方式有关．课堂归纳小结1.本节课的重点是用2×2列联表、等高条形图分析两个分类变量间的关系以及独立性检验．2．本节课要重点掌握的规律方法(1)用等高条形图分析两个分类变量间的关系，见典例1；(2)用2×2列联表分析两个分类变量间的关系，见典例2；(3)独立性检验，见典例3.3．解决一般的独立性检验问题的步骤(1)通过列联表确定a，b，c，d，n的值，根据实际问题需要的可信程度确定临界值k0；(2)利用K2＝n ad－bc2a＋b c＋d a＋c b＋d求出K2的观测值k；(3)如果k≥k0，就推断“两个分类变量有关系”，这种推断犯错误的概率不超过α，否则就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“两个分类变量有关系”．其中第(2)步易算错K2的值，是本节课的易错点．当堂检测1．考察棉花种子经过处理与生病之间的关系，得到表中的数据：种子处理种子未处理总计得病32101133不得病61213274总计93314407根据以上数据可得出()A．种子是否经过处理与是否生病有关B．种子是否经过处理与是否生病无关C．种子是否经过处理决定是否生病D．有90%的把握认为种子经过处理与生病有关2．利用独立性检验来考察两个分类变量X和Y是否有关系时，通过查阅下表来确定“X与Y 有关系”的可信程度.P(K2≥k0)0.500.400.250.150.10k00.4550.708 1.323 2.072 2.706P(K2≥k0)0.050.0250.0100.0050.001k0 3.841 5.024 6.6357.87910.828如果K2≥5.024，那么就有把握认为“X与Y有关系”的百分比为()A．25% B．75%C．2.5% D．97.5%3．为研究某新药的疗效，给50名患者服用此药，跟踪调查后得如表中的数据：无效有效总计男性患者153550女性患者64450假设H0：服用此药的效果与患者的性别无关，计算得K2的观测值k≈________(小数点后保留三位有效数字)，从而得出结论：服用此药的效果与患者的性别有关，这种判断出错的可能性为________．4．某卫生机构对366人进行健康体检，有阳性家族史者糖尿病发病的有16例，不发病的有93例，有阴性家族史者糖尿病发病的有17例，不发病的有240例，认为糖尿病患者与遗传有关系的概率为________．5．为了调查胃病是否与生活规律有关，在某地对540名40岁以上的人进行了调查，结果是：患胃病者生活不规律的共60人，患胃病者生活规律的共20人，未患胃病者生活不规律的共260人，未患胃病者生活规律的共200人．(1)根据以上数据列出2×2列联表；(2)在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为40岁以上的人患胃病与否和生活规律有关系吗？为什么？——★参考答案★——课前预习[要点梳理]1．(1)值不同类别(2)①两个频数表②a＋b c＋da＋cb＋d2.相互影响频率特征3．(1) K2有关系(2) a＋b＋c＋d(3)①临界值②观测值③k≥k0犯错误的概率没有发现足够证据[自我诊断][[答案]]1.× 2.√ 3.×课堂互动探究题型一用等高条形图分析两个分类变量间的关系典例1 [思路导引]依据表中数据，画出等高条形图，由图形进行分析．解：等高条形图如图所示：其中两个浅色条的高分别代表铅中毒病人和对照组样本中尿棕色素为阳性的频率．由图可以直观地看出铅中毒病人与对照组相比，尿棕色素为阳性的频率差异明显，因此铅中毒病人与尿棕色素为阳性有关系．[名师点评](1)判断两个分类变量是否有关系的两种常用方法①利用数形结合思想，借助等高条形图来判断两个分类变量是否相关是判断变量相关的常见方法．②一般地，在等高条形图中，a a ＋b 与c c ＋d相差越大，两个分类变量有关系的可能性就越大． (2)利用等高条形图判断两个分类变量是否相关的步骤[跟踪训练]解：根据题目所给的数据作出如下的列联表：根据列联表作出相应的等高条形图，如图所示．从等高条形图来看，男性患色盲的频率要高一些，因此直观上可以认为色盲与性别有关． 根据列联表中所给的数据可以有a ＝38，b ＝442，c ＝6，d ＝514，a ＋b ＝480，c ＋d ＝520， a ＋c ＝44，b ＋d ＝956，n ＝1000， 由公式K 2＝n （ad －bc ）2（a ＋b ）（c ＋d ）（a ＋c ）（b ＋d ），得K 2的观测值k ＝1000×（38×514－6×442）2480×520×44×956≈27.1>10.828.因此，在犯错误的概率不超过0.001的前提下，认为色盲与性别是有关的． 题型二 用2×2列联表分析两个分类变量间的关系 思考：提示：a ＝46－13＝33，b ＝33＋a ＝33＋33＝66. 典例2解：根据题目所给的数据得到如下列联表：根据列联表中数据由公式计算得随机变量K 2的观测值 k ＝361×（138×52－73×98）2211×150×236×125≈1.871×10－4.因为1.871×10－4<2.706，所以在犯错误的概率不超过0.1的前提下，不能认为“学生选报文、理科与对外语的兴趣有关”． [名师点评] 独立性检验的步骤(1)确定分类变量，获取样本频数，得到列联表．(2)根据实际问题的需要确定容许推断“两个分类变量有关系”犯错误概率的上界α，然后查表确定临界值k 0. (3)利用公式K 2＝n （ad －bc ）2（a ＋b ）（c ＋d ）（a ＋c ）（b ＋d ）计算随机变量K 2的观测值k 0.(4)作出判断．如果k ≥k 0，就推断“X 与Y 有关系”，这种推断犯错误的概率不超过α，否则就认为在犯错误的概率不超过α的前提下不能推断“X 与Y 的关系”，或者在样本数据中没有发现足够证据支持结论“X 与Y 有关系”． [跟踪训练]解：(1)2×2列联表如下：(2)由(1)知 K 2＝300×（132×36－114×18）2246×54×150×150≈7.317>6.635.故在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为该种药物对“H1N1”病毒有治疗效果． 题型三 独立性检验典例3 解：(1)300×450015000＝90，所以应收集90位女生的样本数据．(2)由频率分布直方图得2×(0.150＋0.125＋0.075＋0.025)＝0.75， 所以该校学生每周平均体育运动时间超过4小时的概率的估计值为0.75.(3)由(2)知，300位学生中有300×0.75＝225人的每周平均体育运动时间超过4个小时，75人的每周平均体育运动时间不超过4个小时．又因为样本数据中有210份是关于男生的，90份是关于女生的，所以每周平均体育运动时间与性别的列联表如下： 平均体育运动时间与性别列联表结合列联表可算得K 2的观测值 k ＝300×2250275×225×210×90＝10021≈4.762>3.841. 有95%的把握认为“该校学生的每周平均体育运动时间与性别有关”． [名师点评](1)独立性检验问题是常与统计、概率相结合，解题时一定要认真审题，找出各数据的联系． (2)解决独立性检验的应用问题，一定要按照独立性检验的步骤得出结论． [跟踪训练]解：(1)由题意知本题是一个等可能事件的概率，试验发生包含的事件是从不低于86分的成绩中随机抽取两个包含的基本事件是：(86,93)，(86,96)，(86,97)，(86,99)，(86,99)，(93,96)，(93,97)，(93,99)，(93,99)，(96,97)，(96,99)，(96,99)，(97,99)，(97,99)，(99,99)，共有15种结果，符合条件的事件数(93,96)，(93,97)，(93,99)，(93,99)，(96,97)，(96,99)，(96,99)，(97,99)，(97,99)，(99,99)，共有10种结果，根据等可能事件的概率得到P ＝1015＝23.(2)由已知数据得根据列联表中的数据，计算得随机变量K 2的观测值 k ＝40×（1×15－5×19）26×34×20×20≈3.137，由于3.137>2.706，所以在犯错误的概率不超过0.1的前提下认为：“成绩优秀”与教学方式有关．当堂检测1．B[[解析]]k ＝407×（32×213－61×101）293×314×133×274≈0.164<0.455，即没有充足的理由认为种子是否经过处理跟生病有关． 2．D[[解析]]k 0＝5.024对应的0.025是“X 与Y 有关系”不合理的程度， 因此两个分类变量有关系的可信程度约为97.5%. 3．4.882 5%[[解析]]由公式计算得K 2的观测值k ≈4.882，∴k >3.841，∴我们有95%的把握认为服用此药的效果与患者的性别有关，从而有5%的可能性出错． 4．0.975[[解析]]列出2×2列联表：随机变量K 2的观测值k ＝366×（16×240－17×93）2109×257×33×333≈6.067>5.024，所以在犯错误的概率不超过0.025的前提下，认为糖尿病患者与遗传有关． 5．解：(1)由已知可列2×2列联表：(2)根据列联表中的数据，由计算公式得K 2的观测值 k ＝540×（20×260－200×60）2220×320×80×460≈9.638.∵9.638>6.635，因此，在犯错误的概率不超过0.01的前提下认为40岁以上的人患胃病与否和生活规律有关．。
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本节内容为新课标中的新增内容，主要考查独立性检验的统计分析方法，2010年宁夏理科高考试题，2009年辽宁文科高考试题均以解答题的形式考查2×2列联表及独立性检验问题，是一个新的考查方向。
思考1、（2010年新课标全国卷，宁夏，海南，吉林，黑龙江等地）
为调查某地区老年人是否需要志愿者提供帮助，用简单随机抽样方法从该地区调查了500位老年人，结果如下：
【情感、态度与价值观】
1、通过本节课的学习，让学生感受数学与现实生活的联系，体会独立性检验的基本思想在解决日常生活问题中的作用。
2、培养学生运用所学知识，依据独立性检验的思想作出合理推断的实事求是的好习惯。
教学重点
理解独立性检验的基本思想及实施步骤。
教学难点
独立性检验的基本思想和随机变量 的含义。
教学方法
师：这种判断会犯错误，但犯错误的概率不会超过 ，即我们有 的把握认为“吸烟与患肺癌有关系”。
上面这种利用随机变量 来确定是否能以一定把握认为“两个分类变量有关系”的方法，称为两个分类变量的独立性检验。
类比：上面解决问题的想法类似于反证法。可以从与反证法思想比较的角度帮助学生理解上面介绍的独立性检验的思想。
构造一个随机变量
（1）
（其中 为样本容量。）
若 成立，即“吸烟与患肺癌没有关系”，则 应该很小。
根据表1中的数据，利用公式（1）计算得到 的观测值为
这个值到底能告诉我们什么呢？
统计学家经过研究后发现，在 成立的情况下，
（2）
问题2：如何理解在 成立的情况下，（2）式的含义呢？
问题3：结合（2）式，以及 的观测值 ，由这两个式子你能得到什么样的结论呢？
以教师为主导，遵从学生认识规律进行启发；以学生为主体，合作探究式进行学习。
教学手段
多媒体辅助教学。
教学内容
设计意图
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
（一）创设情境，导入新课
5月31日是世界无烟日。有关医学研究表明，许多疾病，例如：心脏病、癌症、脑血管病、肺病等都与吸烟有关，吸烟已成为继高血压之后的第二号全球杀手。这些疾病与吸烟有关的结论是怎样得出的呢？我们看下面一个问题：
为调查吸烟是否对肺癌有影响，某肿瘤研究所随机地调查了 人，得到如下结果（单位：人）
表1吸烟与患肺癌调查表
不患肺癌
患肺癌
总计
不吸烟
吸烟
总计
那么吸烟是否对患肺癌有影响呢？下面先来介绍一下与列联表相关的概念。
一、相关概念
1、分类变量：变量的不同“值”表示个体所属的不同类别，像这类变量称为分类变量。
2、列联表：像表1这样列出的两个分类变量的频数表，称为列联表。（高中阶段我们只研究 列联表。）
问题1：根据列联表中的数据，计算吸烟者和不吸烟者中患肺癌的比重各是多少？
3、三维柱形图和二维条形图:
将列联表中的数据输入到Excel表格中，将数据呈现到图形中。
师用Excel表格演示：借助三维柱形图和二维条形图的展示，使学生直观感觉到吸烟和患肺癌可能会有关系。
师：通过分析数据和图形，我们得到的直观印象是“吸烟和患肺癌有关”。当对这个问题作出推断时，我们不能仅凭主观意愿作出结论，那么我们是否能够以一定的把握认为“吸烟与患肺癌有关”呢？
怎样判断 的观测值 是大还是小呢？这仅需确定一个正数 ，如果 时，就认为“两个分类变量之间有关系”；否则就认为“两个分类变量之间没有关系”.
我们称这样的 为一个判断规则的临界值。
在实际应用中，要在获取样本数据之前通过下表确定临界值：
2、独立性检验的基本步骤：
①根据实际问题需要的可信程度确定临界值 ；
某研究小组为了研究中学生的身体发育情况，在某学校随机抽出 名 至 周岁的男生，将他们的身高和体重制成 列联表，根据列联表的数据，可以有%的把握认为该学校 至 周岁的男生的身高和体重之间有关系。
独立性检验临界值表
②利用公式（1），由观测数据计算得到随机变量 的观测值 ;
③如果 ，就以 的把握认为“ 与 有关系”；否则就说没有 的把握认为“ 与 有关系”。
（三）课堂练习，夯实基础
1、应用举例
练习1、在某医院，因为患心脏病而住院的 名男性病人中，有 人秃顶，而另外 名不是因为患心脏病而住院的男性病人中有 人秃顶。能够以99％的把握认为“秃顶与患心脏病”有关系吗？
性别
是否需要志愿者
男
女
需要
40
30
不需要
160
270
（1）估计该地区老年人中，需要志愿者提供帮助的老年人的比例；
（2）能否有99％的把握认为该地区的老年人是否需要志愿者提供帮助与性别有关？
附：
P（
0.050
0.010
0.001
3.841
6.635
10.828
思考2、（黑龙江省2010年高三二模试题）
课题
1.2独立性检验的基本思想及其初步应用（一）
教
学
目
标
【知识与技能】
1、了解独立性检验的基本思想、方法及初步应用。
2、会从列联表（只要求 列联表）、柱形图、条形图直观分析两个分类变量是否有关。
3、会用 公式判断两个分类变量在某种可信程度上的相关性。
【过程与方法】
运用数形结合的方法，借助对典型案例的探究，来了解独立性检验的基本思想，总结独立性检验的基本步骤。
下表列出了二者的对应关系：
反证法独立性检验要证的结论要检验的是在A不成立的前提下进行推理
在 不成立的条件下，即 成立的条件下进行推理
推出矛盾，意味着结论 成立
推出有利于 成立的小概率事件发生，意味着 成立的可能性很大
没有找到矛盾，不能对 下任何结论，即反证法不成功
推出有利于 成立的小概率事件不发生，接受原假设
从上面的对比中，可以看出独立性检验的思想方法和反证法类似，不同之处有两个：其一是在独立性检验中用有利于 的小概率事件的发生代替了反证法中的矛盾；其二是独立性检验中的接受原假设 的结论相当于反证法中没有找到矛盾。
师：要确认是否能以给定的可信程度认为“两个分类变量有关系”？（师生共同回忆上述问题的独立性检验的过程。）
（二）合作探究，收获新知：
二、独立性检验
1、独立性检验的思想
把表1中的数字用字母代替，得到如下用字母表示的列联表：
表2吸烟与肺癌列联表
不患肺癌
患肺癌
总计
不吸烟
吸烟
总计
为了回答上述问题，我们先假设 ：吸烟与患肺癌没有关系。
则有： ，即 。
因此， 越小，说明吸烟与患肺癌之间关系越弱； 越大，说明吸烟与患肺癌之间关系越强。