聚焦方差或标准差的求值

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  方差和标准差都是用来衡量一组数据波动大小的特征量.其中,方差指的是各个数据与这些数据的平均数的差的平方的平均数, 标准差是方差的算术平方根. 若是x, x, …, x的平均数, s2是x, x, …, x的方差,那么
  s2=[(x-)2+(x-)2+…+(x-)2].
  在学习中, 经常遇到方差或标准差的求值问题, 现以中考题为例介绍其解法, 供同学们参考.
  例1(2008年茂名市)一组数据3、4、5、a、7的平均数是5, 则它的方差是().
  A. 10 B. 6 C. 5 D. 2
  分析:先确定a的值,然后利用方差的计算公式计算方差.
  解:依题意,得
  5=(3+4+5+a+7).
  解之, a=6.
  所以s2=[(3-5)2+(4-5)2+(5-5)2+(6-5)2+(7-5)2]=2, 应选D.
  例2(2007年宿迁市)已知样本x, x, …, x的方差是1, 那么样本2x+3, 2x+3, …, 2x+3的方差是().
  A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
  分析: 为方便起见,设样本x, x, …, x的平均数为, 那么样本2x+3, 2x+3, …, 2x+3的平均数为2+3. 利用方差的计算公式, 由样本x, x, …, x的方差,可以确定样本2x+3, 2x+3,…,2x+3的方差.
  解:设样本x, x, …, x的平均数为, 那么样本2x+3, 2x+3,…, 2x+3的平均数为2+3.
  因为x, x, …, x的方差是1.
  所以[(x-)2+(x-)2+…+(x-)2]=1.
  所以(x-)2+(x-)+…+(x-)=10.
  所以样本2x+3, 2x+3 ,…, 2x+3的方差
  s2=[(2x-2)2+(2x-2)2+…+(2x-2)2]
  =[4(x-)2+4(x-)2+…+4(x-)2]
  =[4×10]=4, 应选D.
  例3(2007年德阳市)某学习小组5位同学参加初中毕业生实验操作考试(满分20分)的平均成绩是16分, 其中三位男生的方差为6(分),两位女生的成绩分别为17分、15分,则这个学习小组5位同学考试分数的标准差为().
  A. B. 2 C. D. 6
  分析:5位同学实验操作考试的平均成绩已知,且两位学生的考试成绩也已知,要求这个学习小组5位同学考试分数的标准差,可以先求其方差. 为此, 应先要确定这个学习小组三位男生考试的成绩分别是多少. 根据条件, 难以单独地确定它们. 为了顺利地解题, 可以先假定它们分别为x、x、x,从定义入手,看看这个学习小组5位同学考试分数的方差等于什么.
  解:设三位男生考试的成绩分别为x、x、x,那么
  s2=[(x-16)2+(x-16)2+(x-16)2+(17-16)2+(15-16)2]
  =[(x-16)2+(x-16)2+(x-16)2+2].
  因为x、x、x、17、15的平均数为16,
  所以x+x+x=16×5-(17+15)=48.
  所以三位男生的平均成绩为48÷3=16.
  因为三位男生的方差为6,
  所以6=[(x-16)2+(x2-16)2+(x3-16)2]
  所以(x-16)2+(x-16)2+(x-16)2=18.
  所以s2=[18+2]=4.
  所以这个学习小组5位同学考试分数的标准差为2, 应选B.
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