师:同学们,大家好,今天我们要学习数据波动程度的第二课时。首先说明一下,今天的学习目标有三点:一是掌握方差的计算公式,并会运用方差比较两组数据波动的大小;二是经历探索方差的应用过程,体会方差的求法,积累统计经验,培养用统计知识描述、分析数据及解决实际问题的能力;三是培养统计意识,形成尊重事实、用数据说话的态度,认识数据处理的实际意义。带着这些目标,我们开始学习。首先,复习回忆一下,上一节课我们学习了哪些内容呢?上节课我们学习了方差,那方差是怎么定义的?方差的公式又是怎样的呢?在数学中,我们把各数据与它们平均数的差的平方的平均数叫做方差。它的公式是:方差等于(第一个数据减去数据的平均数)的平方,加上(第二个数据减去数据的平均数)的平方,加上(第三个数据减去数据的平均数)的平方,以此类推,一直加到(第n个数据减去数据的平均数)的平方,再除以整个数据的个数n 。大家一定要记清这个公式,今后计算时仔细些。
那方差的作用是什么呢?我们学习方差的目的是什么?其实,方差是用来衡量一批数据的波动大小,也就是这批数据偏离平均数的大小。方差越大,说明数据的波动越大,数据越不稳定;方差越小,说明数据的波动越小,数据越稳定。
最后,结合刚刚复习的公式,我们回忆一下计算方差的步骤。观察公式可知,计算方差的步骤可概括为两点:一是先求平均数,二是再套用公式算方差。今天,我们通过例题进一步巩固之前所学内容。
来看例一,在一次芭蕾舞比赛中,甲、乙两个芭蕾舞团表演了舞剧《天鹅湖》,参加表演的女演员身高如表20 - 9所示。问题是:哪个芭蕾舞团女演员的身高更整齐?我们一起来分析这个问题,题目给了我们一个表格,表格中有两组数据,第一组是甲芭蕾舞团女演员的身高:163、164、164、165、165、166、166、167;第二组是乙芭蕾舞团女演员的身高:163、165、165、166、166、167、168、168 。单看这些数据,显然无法解决问题,那怎样运用所学知识分析处理这些数据来解决问题呢?再看问题,问哪个芭蕾舞团女演员身高更整齐,“更整齐”意味着要解决数据更稳定的问题,由此分析出本题可通过计算方差来判断。
来看本题计算过程,甲乙两个芭蕾舞团女演员的平均身高分别是多少呢?这就是刚刚讲的先算平均数。甲芭蕾舞团女演员的身高平均数 =(163 + 164×2 + 165×2 + 166×2 + 167)÷ 8 = 165;乙芭蕾舞团女演员的身高平均数 =(163 + 165×2 + 166×2 + 167 + 168×2)÷ 8 = 166 。
完成计算方差的第一步——计算平均数后,接下来算方差。甲芭蕾舞团女演员身高的方差 = [(163 - 165)2 +(164 - 165)2 + …… +(167 - 165)2]÷ 8 = 1.5;乙芭蕾舞团女演员身高的方差 = [(163 - 166)2 +(165 - 166)2 + …… +(168 - 166)2]÷ 8 = 2.5 。
通过计算结果可知,甲芭蕾舞团女演员身高的方差小于乙芭蕾舞团女演员身高的方差,所以甲芭蕾舞团女演员的身高更整齐。通过这道例题可知,在平均数相差不大的情况下,方差越小,数据越好。
接下来同学们自我检测一下,做课本126页练习中的第一道题:用条形图表示下列各组数据,计算并比较它们的平均数和方差,体会方差是怎样刻画数据的波动程度。第一组数据:6,6,6,6,6,6,6;第二组数据:5,5,6,6,6,7,7;第三组数据:3,3,4,6,8,9,9;第四组数据:3,3,3,6,9,9,9 。因为今天重点学习方差,条形图同学们就不用画了。给大家一点时间,请正确计算平均数和方差,并思考方差怎样刻画数据的波动程度。
好,相信大家都完成了,我们一起来看结果,请同学们各自订正数据。第一组数据计算结果:平均数 = 6,方差 = 0;第二组数据计算结果:平均数 = 6,方差 = 4 / 7;第三组数据计算结果:平均数 = 6,方差 = 44 / 7;第四组数据计算结果:平均数 = 6,方差 = 54 / 7 。通过计算可知,这四组数据平均数都为6,但方差不同,分别是0、4 / 7、44 / 7、54 / 7 。
可以看到,第一组数据全是6,数据非常稳定,第四组数据波动最大。再看方差,第一组数据方差为0,第四组数据方差为54 / 7,是四组数据中方差最大的。由此得出,方差越大,数据的波动越大;方差越小,数据的波动越小。
