师:同学们,今天我们一起来学习直方图第一课时。本节课的学习目标是:一、理解直方图的特点,了解直方图和条形图的区别与联系;二、掌握直方图描述数据的方法,绘制频数分布直方图;三、在运用统计图表描述数据的过程中,进一步体会数形结合的思想方法。其中,第二点是本节课的学习重点。在此之前,我们已经学习过条形图、折线图和扇形图等描述数据的方法,下面我们通过一个情境问题来介绍另一种常用的统计图表——直方图。请同学们阅读以下材料。
我们要挑选学生,关键在于“身高相差不多”。面对收集回来的63个数据,我们该如何统计数据,找出合适的学生呢?这需要解决以下几个问题。
一、要挑选身高相差不多的40名同学参加比赛,应该怎样整理数据?我们首先要明确整理数据的目标,即了解数据的分布情况,也就是哪个身高范围内的学生多,哪个范围内的学生少。所以,我们需要对数据进行适当的分组整理。
二、分几个组比较合适呢?根据生活经验,分组太多或太少都不好。分组太多,数据会过于分散,不利于统计;分组太少,数据又会过于集中,难以找出那40位同学。一般来说,100个数以内通常分成5 - 12个组较为恰当。注意,组数一定是正整数。现在,我们要把收集到的63个身高数据按5 - 12个组分组整理,怎样完成这个分组呢?这就需要解决第三个问题。
三、组数的多少由什么决定?组数的多少由两点决定:第一,所有数据的变化范围,我们可以通过计算所有数据中最大值与最小值的差来确定;第二,每一组中组内数据的取值范围,这里我们引入一个新概念——组距。把所有数据分成若干组,每个小组两个端点之间的距离称为组距。在不同实际问题中,组距可以取不同的值,根据实际情况,组距有时相同,有时不同。我们把各组距相同的分组方式称为等距分组。下面我们用等距分组的方法来解决挑选40名学生的问题。
我们看收集到的身高数据表,从表中找出最大值是172厘米,最小值是149厘米。通过运算最大值与最小值的差,即172 - 149 = 23厘米,这个23厘米就是所有身高数据的变化范围。
接下来确定一个合适的组距就可以确定组数。如果老师这里组距取3,那么通过运算(最大值 - 最小值)÷ 组距的比值来得出组数,这里运算结果是7又2 / 3。因为组数必须是正整数且大于7,所以我们要把所有数据分成8组。具体分组为:149 - 152厘米是第一组,152 - 155厘米是第二组,以此类推,第八组就是170 - 173厘米。这里组距是3,组数是8。同学们要注意,在运算组数时,可以运用“组数等于运算结果整数部分再加一”的规律,简称“取整加1”。
到这里,我们明确了要把收集到的63个身高数据分成8组重新梳理,接下来就可以通过列表把这些数据重新整理,进而挑出想要的学生。这就是第三步——列频数分布图。
首先介绍什么是频数,对落在各个小组内进行累计,得到各个小组内的数据个数,这就是频数。整理前,我们先列出一个表格,表格第一列是身高分组,把刚才运算出来的每一个组对应写在第一列。第二列是划记,我们运用前面学过的划记法统计数据,把收集到的身高数据逐个在对应的分组内进行划记。最后在表格第三列,根据划记结果,运算出每一组对应的频数,这样就完成了频数分布表。
请同学们思考,在这个频数分布表中,能挑选出身高相差不多的40名同学吗?从表中可以发现,有三个小组人数最多且集中在中间,这三个小组一共有41个学生,他们代表的身高是155厘米到164厘米之间,所以我们可以从这个身高范围内挑选出40名学生。
在画频数分布表时,同学们要注意,写身高分组时,两边的不等号不能两边都有等号,否则像152厘米这样的数值会既属于第一组也属于第二组,造成重复计算;也不能两边都没有等号,不然152厘米这样的端点值就无处归属了。所以写分组时只能一边有等号,做到不重算、不漏算。
上面我们通过频数分布表解决了情境中的问题。老师还有几个问题考考大家,思考一下,如果反过来先确定组数是8,能不能算出组距呢?
反过来,如果先决定组数是8,依然可以参考公式,运算(最大值 - 最小值)÷ 组数,得到2又7 / 8,就可以确定组距。注意,组距不一定是正整数,比2又7 / 8大就行,但为了分组书写方便,我们可以取最接近它的正整数,确定组距为3。
再请同学们思考一个问题,刚才我们分组时取组距为3,把数据分成了8组,如果组距取2或4,数据又会被分成几个组呢?
当组距取2时,通过运算得到11又1 / 2。因为组数是正整数,根据“取整加1”的技巧,组数就是12,所以可以把这些数据分成12组。类似地,如果把组距改成4,通过运算得到5又3 / 4,说明可以把这组数据分成6组。
咦,分成6组、12组以及刚才的8组都能完成分组统计,那取不同组距对后面的统计有什么影响呢?老师事先准备了组距为2和4时对应的频数分布表,要在这两个表中找出40个身高相差不多的同学,还是得找相对集中的分组。当分成12组时,数据集中在某个区域,这里一共有50个人;分成6组时,集中在另外三个组,也有50个人。从舍去的人数和身高差距来看,是从41个人里挑40个容易,还是从50个人里挑40个容易呢?显然41选40更容易,只需要选一个出来就行。
