2020屆高考數(shù)學大二輪復習 沖刺創(chuàng)新專題 題型2 解答題 規(guī)范踩點 多得分 第5講 概率與統(tǒng)計練習 文
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1、第5講 概率與統(tǒng)計 [考情分析] 概率與統(tǒng)計通過統(tǒng)計圖、古典概型、幾何概型、線性相關與線性回歸方程等知識考查數(shù)據(jù)處理能力.題目設置比較注重數(shù)學與生活的結合,屬于中檔題,難度適中. 熱點題型分析 熱點1 統(tǒng)計圖 1.一表二圖 (1)頻率分布表——數(shù)據(jù)詳實; (2)頻率分布直方圖——分布直觀; (3)頻率分布折線圖——便于觀察總體分布趨勢. 2.莖葉圖 (1)莖葉圖適用于數(shù)據(jù)較少的情況,從中便于看出數(shù)據(jù)的分布,以及中位數(shù)、眾數(shù)等; (2)個位數(shù)為葉,十位數(shù)(或百位與十位)為莖,相同的數(shù)據(jù)重復寫. 3.條形圖 條形圖是用條形的長度表示各類別頻數(shù)(或頻率)的多少,其寬度(表
2、示類別)則是固定的. 某城市100戶居民的月平均用電量(單位:度),以[160,180),[180,200),[200,220),[220,240),[240,260),[260,280),[280,300]分組的頻率分布直方圖如圖. (1)求直方圖中x的值; (2)求月平均用電量的眾數(shù)和中位數(shù). 解 (1)由(0.002+0.0095+0.011+0.0125+x+0.005+0.0025)×20=1得x=0.0075, ∴直方圖中x的值為0.0075. (2)月平均用電量的眾數(shù)是=230. ∵(0.002+0.0095+0.011)×20=0.45<0.5, ∴月平
3、均用電量的中位數(shù)在[220,240)內(nèi),設中位數(shù)為a,則 (0.002+0.0095+0.011)×20+0.0125×(a-220)=0.5, 解得a=224,即中位數(shù)為224. 1.頻率分布直方圖中需要注意的幾點 (1)直方圖與條形圖不同,直方圖中的縱坐標是,每個小矩形的面積為頻率;條形圖的縱坐標為頻數(shù)或頻率; (2)各組頻率之和為1,即所有小矩形的面積和為1; (3)直方圖中各小矩形的高度比=各組頻率比=各組頻數(shù)比. 2.與頻率分布直方圖相關問題的解題模板 第一步:根據(jù)頻率分布直方圖計算出相應的頻率; 第二步:運用樣本頻率估計總體的頻率; 第三步:得出結論. 3
4、.解決與莖葉圖相關問題時,一要弄清莖葉圖中莖與葉的含義,不要混淆;二要注意看清所有的樣本數(shù)據(jù),弄清圖中的數(shù)字特點,不要漏掉數(shù)據(jù). 隨著新課程改革和高考綜合改革的實施,高中教學以發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)為導向,學習評價更關注學科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展.為此,某市于2018年舉行第一屆高中數(shù)學學科素養(yǎng)競賽,競賽結束后,為了評估該市高中學生的數(shù)學學科素養(yǎng),從所有參賽學生中隨機抽取1000名學生的成績(單位:分)作為樣本進行估計,將抽取的成績整理后分成五組,依次記為[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100],并繪制成如圖所示的頻率分布直方圖. (1)請補全頻
5、率分布直方圖,并估計這1000名學生成績的平均數(shù)(同一組數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點值作代表); (2)該市決定對本次競賽成績排在前180名的學生給予表彰,授予“數(shù)學學科素養(yǎng)優(yōu)秀標兵”稱號,一名學生本次競賽成績?yōu)?9分,請你判斷該學生能否被授予“數(shù)學學科素養(yǎng)優(yōu)秀標兵”稱號. 解 (1)成績在[60,70)的頻率為1-(0.30+0.15+0.10+0.05)=0.40,補全的頻率分布直方圖如圖: 樣本的平均數(shù)=55×0.30+65×0.40+75×0.15+85×0.10+95×0.05=67. (2)因為=0.18, 所以由頻率分布直方圖可以估計獲得“數(shù)學學科素養(yǎng)優(yōu)秀標兵”稱號學生的最
6、低成績?yōu)?0-=78(分). 因為79>78,所以該同學能被授予“數(shù)學學科素養(yǎng)優(yōu)秀標”稱號. 熱點2 概率統(tǒng)計 1.古典概型 P(A)=. 2.幾何概型 P(A)=. 3.當事件A與B互斥時,滿足加法公式:P(A∪B)=P(A)+P(B). 4.若事件A與B為對立事件,則P(A)=1-P(B),即P()=1-P(A). (2019·四川省成都模擬)某學校為擔任班主任的教師辦理手機語音月卡套餐,為了解通話時長,采用隨機抽樣的方法,得到該校100位班主任每人的月平均通話時長T(單位:分鐘)的數(shù)據(jù),其頻率分布直方圖如圖所示,將頻率視為概率. (1)求圖中m的值; (
7、2)估計該校擔任班主任的教師月平均通話時長的中位數(shù); (3)在[450,500),[500,550]這兩組中采用分層抽樣的方法抽取6人,再從這6人中隨機抽取2人,求抽取的2人恰在同一組的概率. 解 (1)依題意,根據(jù)頻率分布直方圖的性質(zhì),可得: 50×(m+0.0040+0.0050+0.0066+0.0016+0.0008)=1,解得m=0.0020. (2)設該校擔任班主任的教師月平均通話時長的中位數(shù)為t. 因為前2組的頻率之和為(0.0020+0.0040)×50=0.3<0.5, 前3組的頻率之和為(0.0020+0.0040+0.0050)×50=0.55>0.5, 所
8、以350 9、,{c,d},{e,f},共7種取法,所以從這6人中隨機抽取的2人恰在同一組的概率P=.
求解概率與統(tǒng)計綜合題的兩點注意:
(1)明確頻率與概率的關系,頻率可近似替代概率;
(2)此類問題中的概率模型多是古典概型,在求解時,要明確基本事件的構成,并判斷所述試驗的所有基本事件是否為等可能的.
(2019·西南名校聯(lián)盟聯(lián)考)某種產(chǎn)品的質(zhì)量按照其質(zhì)量指標值M進行等級劃分,具體如下表:
質(zhì)量指標值M
M<80
80≤M<110
M≥110
等級
三等品
二等品
一等品
現(xiàn)從某企業(yè)生產(chǎn)的這種產(chǎn)品中隨機抽取了100件作為樣本,對其質(zhì)量指標值M進行統(tǒng)計分析,得到如圖 10、所示的頻率分布直方圖.
(1)記A表示事件“一件這種產(chǎn)品為二等品或一等品”,試估計事件A的概率;
(2)已知該企業(yè)的這種產(chǎn)品每件一等品、二等品、三等品的利潤分別為10元、6元、2元,試估計該企業(yè)銷售10000件該產(chǎn)品的利潤;
(3)根據(jù)該產(chǎn)品質(zhì)量指標值M的頻率分布直方圖,求質(zhì)量指標值M的中位數(shù)的估計值(精確到0.01).
解 (1)記B表示事件“一件這種產(chǎn)品為二等品”,C表示事件“一件這種產(chǎn)品為一等品”,則事件B,C互斥,
且由頻率分布直方圖估計P(B)=0.2+0.3+0.15=0.65,P(C)=0.1+0.09=0.19,又P(A)=P(B+C)=P(B)+P(C)=0.8 11、4,
所以事件A的概率估計為0.84.
(2)由(1)知,任取一件產(chǎn)品是一等品、二等品的概率估計值分別為0.19,0.65,故任取一件產(chǎn)品是三等品的概率估計值為0.16,
從而10000件產(chǎn)品估計有一等品、二等品、三等品分別為1900,6500,1600件,故利潤估計為1900×10+6500×6+1600×2=61200元.
(3)因為在產(chǎn)品質(zhì)量指標值M的頻率分布直方圖中,
質(zhì)量指標值M<90的頻率為0.06+0.1+0.2=0.36<0.5,
質(zhì)量指標值M<100的頻率為0.06+0.1+0.2+0.3=0.66>0.5,
故質(zhì)量指標值M的中位數(shù)估計值為90+≈94.67.
12、
熱點3 線性回歸分析與獨立性檢驗
1.線性回歸方程
方程= x+稱為線性回歸方程,利用最小二乘法估計公式中的斜率和截距分別為=,=- ,其中(,)是樣本點的中心,且回歸直線恒過該點.
2.獨立性檢驗
根據(jù)2×2列聯(lián)表,計算隨機變量K2=
(K2也可以表示為χ2),當K2>3.841時,則有95%的把握說兩個事件有關;當K2>6.635時,則有99%的把握說兩個事件有關.具體參考數(shù)據(jù)如下表:
P(K2≥k0)
0.50
0.40
0.25
0.15
0.10
0.05
0.025
0.010
0.005
0.001
k0
0.455
0.708
13、1.323
2.072
2.706
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
1.某地隨著經(jīng)濟的發(fā)展,居民收入逐年增長,下表是該地一建設銀行連續(xù)五年的儲蓄存款(年底余額),如下表1:
表1
年份x
2013
2014
2015
2016
2017
儲蓄存款y(千億元)
5
6
7
8
10
為了研究計算的方便,工作人員將上表的數(shù)據(jù)進行了處理,t=x-2012,z=y(tǒng)-5得到下表2:
表2
時間代號t
1
2
3
4
5
z
0
1
2
3
5
(1)求z關于t的線性回歸方程;
(2)通過(1) 14、中的方程,求出y關于x的回歸方程;
(3)用所求回歸方程預測到2022年年底,該地儲蓄存款額可達多少?
(附:對于線性回歸方程= x+,
其中 =,=- )
解 (1)=3,=2.2,tizi=45,t=55,
==1.2,
=- =2.2-3×1.2=-1.4,
所以=1.2t-1.4.
(2)將t=x-2012,z=y(tǒng)-5,代入=1.2t-1.4,
得y-5=1.2(x-2012)-1.4,即=1.2x-2410.8.
(3)因為=1.2×2022-2410.8=15.6,
所以預測到2022年年底,該地儲蓄存款額可達15.6千億元.
2.(2019·全國卷Ⅰ)某商 15、場為提高服務質(zhì)量,隨機調(diào)查了50名男顧客和50名女顧客,每位顧客對該商場的服務給出滿意或不滿意的評價,得到下面列聯(lián)表:
滿意
不滿意
男顧客
40
10
女顧客
30
20
(1)分別估計男、女顧客對該商場服務滿意的概率;
(2)能否有95%的把握認為男、女顧客對該商場服務的評價有差異?
附:K2=.
解 (1)由調(diào)查數(shù)據(jù),男顧客中對該商場服務滿意的比率為=0.8,因此男顧客對該商場服務滿意的概率的估計值為0.8.
女顧客中對該商場服務滿意的比率為=0.6,因此女顧客對該商場服務滿意的概率的估計值為0.6.
(2)K2的觀測值k=≈4.762.
由于4.7 16、62>3.841,故有95%的把握認為男、女顧客對該商場服務的評價有差異.
1.線性回歸模型是回歸模型中的核心問題,判斷兩個變量是否線性相關及相關程度通常有兩種方法:一是根據(jù)散點圖直觀判斷;二是將相關數(shù)據(jù)代入相關系數(shù)公式求出r,然后根據(jù)r的大小進行判斷.
2.求線性回歸直線的關鍵:一是根據(jù)公式準確計算出,的值;二是抓住樣本點的中心(,)必在回歸直線上.
3.求解獨立性檢驗問題時要注意:一是2×2列聯(lián)表中的數(shù)據(jù)與公式中各個字母的對應,不能混淆;二是注意計算得到K2之后的結論,即K2的觀測值k越大,對應假設事件H0成立(兩類變量相互獨立)的概率越小,H0不成立的概率越大.
(201 17、8·全國卷Ⅱ)下圖是某地區(qū)2000年至2016年環(huán)境基礎設施投資額y(單位:億元)的折線圖.為了預測該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎設施投資額,建立了y與時間變量t的兩個線性回歸模型.根據(jù)2000年至2016年的數(shù)據(jù)(時間變量t的值依次為1,2,…,17)建立模型①:=-30.4+13.5t;根據(jù)2010年至2016年的數(shù)據(jù)(時間變量t的值依次為1,2,…,7)建立模型②:=99+17.5t.
(1)分別利用這兩個模型,求該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎設施投資額的預測值;
(2)你認為用哪個模型得到的預測值更可靠?并說明理由.
解 (1)利用模型①,該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎設施投資額的預測值 18、為=-30.4+13.5×19=226.1(億元).
利用模型②,該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎設施投資額的預測值為
=99+17.5×9=256.5(億元).
(2)利用模型②得到的預測值更可靠.
理由如下:
①從折線圖可以看出,2000年至2016年的數(shù)據(jù)對應的點沒有隨機散布在直線y=-30.4+13.5t上下,這說明利用2000年至2016年的數(shù)據(jù)建立的線性模型①不能很好地描述環(huán)境基礎設施投資額的變化趨勢.2010年相對2009年的環(huán)境基礎設施投資額有明顯增加,2010年至2016年的數(shù)據(jù)對應的點位于一條直線的附近,這說明從2010年開始環(huán)境基礎設施投資額的變化規(guī)律呈線性增長趨勢, 19、利用2010年至2016年的數(shù)據(jù)建立的線性模型=99+17.5t可以較好地描述2010年以后的環(huán)境基礎設施投資額的變化趨勢,因此利用模型②得到的預測值更可靠.
②從計算結果看,相對于2016年的環(huán)境基礎設施投資額220億元,由模型①得到的預測值226.1億元的增幅明顯偏低,而利用模型②得到的預測值的增幅比較合理,說明利用模型②得到的預測值更可靠.
專題作業(yè)
1.(2019·合肥質(zhì)檢)一企業(yè)從某條生產(chǎn)線上隨機抽取100件產(chǎn)品,測量這些產(chǎn)品的某項技術指標值x,得到如下的頻率分布表:
x
[11,13)
[13,15)
[15,17)
[17,19)
[19,21)
[21,23 20、]
頻數(shù)
2
12
34
38
10
4
(1)作出樣本的頻率分布直方圖,并估計該技術指標值x的平均數(shù)和眾數(shù);
(2)若x<13或x≥21,則該產(chǎn)品不合格.現(xiàn)從不合格的產(chǎn)品中隨機抽取2件,求抽取的2件產(chǎn)品中技術指標值小于13的產(chǎn)品恰有1件的概率.
解 (1)頻率分布直方圖為
估計平均數(shù)為=12×0.02+14×0.12+16×0.34+18×0.38+20×0.10+22×0.04=17.08.
由頻率分布直方圖,得當x∈[17,19)時,矩形面積最大,因此估計眾數(shù)為18.
(2)記技術指標值x<13的2件不合格產(chǎn)品為a1,a2,技術指標值x≥21的4件不合格產(chǎn)品 21、為b1,b2,b3,b4,
則從這6件不合格產(chǎn)品中隨機抽取2件包含如下基本事件(a1,a2),(a1,b1),(a1,b2),(a1,b3),(a1,b4),(a2,b1),(a2,b2),(a2,b3),(a2,b4),(b1,b2),(b1,b3),(b1,b4),(b2,b3),(b2,b4),(b3,b4),共15個基本事件.
記抽取的2件產(chǎn)品中技術指標值小于13的產(chǎn)品恰有1件為事件M,則事件M包含如下基本事件(a1,b1),(a1,b2),(a1,b3),(a1,b4),(a2,b1),(a2,b2),(a2,b3),(a2,b4),共8個基本事件.
故抽取的2件產(chǎn)品中技術指標 22、值小于13的產(chǎn)品恰有1件的概率為P=.
2.(2018·全國卷Ⅲ)某工廠為提高生產(chǎn)效率,開展技術創(chuàng)新活動,提出了完成某項生產(chǎn)任務的兩種新的生產(chǎn)方式.為比較兩種生產(chǎn)方式的效率,選取40名工人,將他們隨機分成兩組,每組20人,第一組工人用第一種生產(chǎn)方式,第二組工人用第二種生產(chǎn)方式.根據(jù)工人完成生產(chǎn)任務的工作時間(單位:min)繪制了如下莖葉圖:
(1)根據(jù)莖葉圖判斷哪種生產(chǎn)方式的效率更高?并說明理由;
(2)求40名工人完成生產(chǎn)任務所需時間的中位數(shù)m,并將完成生產(chǎn)任務所需時間超過m和不超過m的工人數(shù)填入下面的列聯(lián)表:
超過m
不超過m
第一種生產(chǎn)方式
第二種生產(chǎn)方式
23、
(3)根據(jù)(2)中的列聯(lián)表,能否有99%的把握認為兩種生產(chǎn)方式的效率有差異?
附:K2=,
P(K2≥k0)
0.050
0.010
0.001
k0
3.841
6.635
10.828
解 (1)第二種生產(chǎn)方式的效率更高.理由如下:
①由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人中,有75%的工人完成生產(chǎn)任務所需時間至少80分鐘,用第二種生產(chǎn)方式的工人中,有75%的工人完成生產(chǎn)任務所需時間至多79分鐘.因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高.
②由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務所需時間的中位數(shù)為85.5分鐘,用第二種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務所需時間的中位數(shù) 24、為73.5分鐘.因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高.
③由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務平均所需時間高于80分鐘;用第二種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務平均所需時間低于80分鐘,因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高.
④由莖葉圖可知:用第一種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務所需時間分布在莖8上的最多,關于莖8大致呈對稱分布;用第二種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務所需時間分布在莖7上的最多,關于莖7大致呈對稱分布,又用兩種生產(chǎn)方式的工人完成生產(chǎn)任務所需時間分布的區(qū)間相同,故可以認為用第二種生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)任務所需的時間比用第一種生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)任務所需的時間更少,因此第二種生產(chǎn)方式的效率更高.
(以上 25、給出了4種理由,考生答出其中任意一種或其他合理理由均可得分.)
(2)由莖葉圖知m==80.列聯(lián)表如下:
超過m
不超過m
第一種生產(chǎn)方式
15
5
第二種生產(chǎn)方式
5
15
(3)由于K2的觀測值k==10>6.635,所以有99%的把握認為兩種生產(chǎn)方式的效率有差異.
3.(2019·河南名校聯(lián)考)某校高一年級學生全部參加了體育科目的達標測試,現(xiàn)從中隨機抽取40名學生的測試成績,整理數(shù)據(jù)并按分數(shù)段[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100]進行分組,假設同一組中的每個數(shù)據(jù)可用該組區(qū)間的中點值代替,則得到體育成績的折 26、線圖(如下).
(1)體育成績大于或等于70分的學生常被稱為“體育良好”.已知該校高一年級有1000名學生,試估計該校高一年級中“體育良好”的學生人數(shù);
(2)為分析學生平時的體育活動情況,現(xiàn)從體育成績在[60,70)和[80,90)的樣本學生中隨機抽取2人,求在抽取的2名學生中,至少有1人體育成績在[60,70)的概率.
解 (1)由折線圖,知樣本中體育成績大于或等于70分的學生有14+3+13=30(人).
所以該校高一年級中,“體育良好”的學生人數(shù)大約有1000×=750(人).
(2)設“至少有1人體育成績在[60,70)”為事件M,
記體育成績在[60,70)的2人為 27、A1,A2,體育成績在[80,90)的3人為B1,B2,B3,則從這5人中隨機抽取2人,所有可能的結果有10種,即(A1,A2),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3).
而事件M的結果有7種,即(A1,A2),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3).
因此事件M的概率P(M)=.
4.(2019·鄭州模擬)社區(qū)服務是高中生社會實踐活動的一個重要內(nèi)容,某市某中學隨機抽取了100名男生、100名女生了解他們一年參加社區(qū)服務的時間(單 28、位:小時),按[0,10),[10,20),[20,30),[30,40),[40,50]進行統(tǒng)計,得到男生參加社區(qū)服務時間的頻率分布表和女生參加社區(qū)服務時間的頻率分布直方圖如圖.
抽取的100名男生參加社區(qū)服務時間的頻率分布表
參加社區(qū)服務時間/小時
人數(shù)
頻率
[0,10)
0.05
[10,20)
20
[20,30)
0.35
[30,40)
30
[40,50]
合計
100
1
抽取的100名女生參加社區(qū)服務時間的頻率分布直方圖
(1)完善男生參加社區(qū)服務時間的頻率分布表和女生參加社區(qū)服務時間的頻率分布直方圖;
(2 29、)按高中綜合素質(zhì)評價的要求,高中生每年參加社區(qū)服務不少于20小時才為合格,根據(jù)題中的統(tǒng)計圖表,完成抽取的這200名學生參加社區(qū)服務時間合格與性別的列聯(lián)表,并判斷是否有90%以上的把握認為參加社區(qū)服務時間達到合格程度與性別有關,并說明理由;
不合格的人數(shù)
合格的人數(shù)
合計
男
女
合計
200
(3)用這200名學生參加社區(qū)服務的時間估計全市90000名高中生參加社區(qū)服務時間的情況,并以頻率作為概率.
①求全市高中生參加社區(qū)服務不少于30小時的人數(shù);
②對該市高中生參加社區(qū)服務的情況進行評價.
P(K2≥k0)
0.150
0.100 30、
0.050
0.025
0.010
0.005
0.001
k0
2.072
2.706
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
解 (1)由每組的頻率等于每組的頻數(shù)除以樣本容量,知男生參加社區(qū)服務時間在[0,10)內(nèi)的人數(shù)為0.05×100=5;在[10,20)內(nèi)的頻率為20÷100=0.2;在[20,30)內(nèi)的人數(shù)為0.35×100=35;在[30,40)內(nèi)的頻率為30÷100=0.3;在[40,50)內(nèi)的人數(shù)為100-5-20-35-30=10,頻率為1-0.05-0.2-0.35-0.3=0.1.
補全的頻率分布表為
參加社區(qū) 31、服務時間/小時
人數(shù)
頻率
[0,10)
5
0.05
[10,20)
20
0.2
[20,30)
35
0.35
[30,40)
30
0.3
[40,50]
10
0.1
合計
100
1
根據(jù)頻率分布直方圖中各小長方形的面積的總和等于1,知女生參加社區(qū)服務時間在[20,30)內(nèi)的頻率為1-0.01×10-0.025×10-0.02×10-0.01×10=0.35,頻率/組距為=0.035,
所以補全的頻率分布直方圖如圖.
(2)完成的列聯(lián)表為
不合格的人數(shù)
合格的人數(shù)
合計
男
25
75
100
女
35
65 32、
100
合計
60
140
200
K2=≈2.38<2.706,
所以沒有90%以上的把握認為社區(qū)服務時間達到合格與性別有關.
(3)①抽取的樣本中社區(qū)服務不少于30小時的人數(shù)為70,頻率為=,所以全市高中生參加社區(qū)服務不少于30小時的概率約為,所以全市高中生參加社區(qū)服務不少于30小時的人數(shù)約為90000×=31500.
②(可從以下角度分析,也可以從其他角度分析,角度正確,分析合理,即可給分.)
a.從抽樣數(shù)據(jù)可以得到全市高中生中還有一部分學生參加社區(qū)服務的時間太少,不能達到高中綜合素質(zhì)評價的要求.
b.全市所有高中生參加社區(qū)服務的時間都偏少.
c.全市高中生中,女生參加社區(qū)服務的時間比男生短.
d.全市高中生參加社區(qū)服務的時間集中在10~40小時.
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