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数学 · 练习

数据图表与累积推理:原创综合练习与详解

每一课你都跟得上,但直方图、曲线和结论同时出现在一组题里时,还是可能一下子卡住。

这组练习有十道原创题,由易到难,涵盖数据图表与累积推理的全部五课。第 1、2 题用到直方图,第 3 至 5 题用到累积频数,第 6、7 题用到散点图,第 8 至 10 题要求你比较与选择。

每道题先在纸上做,除非做除法需要,否则不用计算器,并像考试那样写出过程。

做完才打开答案。把做错的题标记出来,再用最后的对照清单回到相应课文。免计算器演算训练器和百分比基数探索器能帮你检查计算,错题记录与重测队列则是记录错误的好地方。

题目

1. 下表显示某俱乐部 65 人的年龄(岁)。

年龄 x0 < x ≤ 55 < x ≤ 1515 < x ≤ 20
频数103520

求每一组的频数密度(frequency density),以便画直方图。

显示答案

组距:5、10、5。频数密度 = 频数 ÷ 组距。

0 < x ≤ 5:10 ÷ 5 = 2。5 < x ≤ 15:35 ÷ 10 = 3.5。15 < x ≤ 20:20 ÷ 5 = 4。

2. 一幅直方图有三根柱:0 < x ≤ 20,高 0.5;20 < x ≤ 30,高 2.2;30 < x ≤ 50,高 1.4。(a) 求总频数。(b) 估计满足 25 < x ≤ 40 的数据个数。

显示答案

(a) 频数 = 高 × 宽:0.5 × 20 = 10,2.2 × 10 = 22,1.4 × 20 = 28。总数 = 10 + 22 + 28 = 60。

(b) 第二根柱从 25 到 30 的部分宽 5:2.2 × 5 = 11。第三根柱从 30 到 40 的部分宽 10:1.4 × 10 = 14。估计值 = 11 + 14 = 25。这假设每组内的数据均匀分布。

3. 60 通电话的时长(分钟)给出如下累积频数:到 10 分钟为 3,到 20 分钟为 11,到 30 分钟为 29,到 40 分钟为 47,到 50 分钟为 56,到 60 分钟为 60。估计中位数时长。

显示答案

n = 60,所以中位数是第 30 个数据。它位于 (30, 29) 与 (40, 47) 之间。需要上升 30 − 29 = 1,占 18 的 1 份,所以时长是 30 + 10 × 1/18 = 30 + 0.556 ≈ 30.6 分钟。

检查:中位数应落在 30 到 40 这一组,也就是累积频数越过 30 的地方。确实如此。

4. 用第 3 题的数据,估计四分位距(interquartile range)。

显示答案

下四分位数:位置 60 ÷ 4 = 15,位于 (20, 11) 与 (30, 29) 之间:20 + 10 × 4/18 ≈ 22.22。

上四分位数:位置 3 × 60 ÷ 4 = 45,位于 (30, 29) 与 (40, 47) 之间:30 + 10 × 16/18 ≈ 38.89。

IQR ≈ 38.89 − 22.22 = 16.67,即约 16.7 分钟。

5. 用第 3 题的数据,估计有多少通电话超过 35 分钟。

显示答案

35 分钟正好在 30 与 40 的中间,此处累积频数是 29 + 18 × 0.5 = 38。所以 60 − 38 = 22 通电话。

注意答案要求的是超过 35 分钟的,而不是 35 分钟或以下的。

6. 在每日气温 x(°C)与冷饮销量 y 的散点图上,最佳拟合线经过 (28, 110) 和 (34, 140)。(a) 求它的方程。(b) 预测 31 °C 时的销量。(c) 如果数据涵盖 26 °C 到 36 °C,解释为什么对 40 °C 的预测不可靠。

显示答案

(a) 斜率 = (140 − 110) ÷ (34 − 28) = 30 ÷ 6 = 5。于是 y = 5x + c。代入 (28, 110):110 = 140 + c,所以 c = −30。这条线是 y = 5x − 30。用 (34, 140) 检查:170 − 30 = 140。✓

(b) y = 5 × 31 − 30 = 155 − 30 = 125 杯。

(c) 40 °C 超出数据范围,所以这是外推。规律未必延续,例如酷热的日子可能让人们待在家里。

7. 散点图显示拥有较多书的学生分数倾向于较高。一位同学说:“所以多买书就能提高你的分数。”请评论这个结论。

显示答案

这张图显示的是关联,不是因果。第三个因素,例如学生花多少时间阅读,可能同时影响拥有的书数和分数。稳妥的结论是:书多与分数高有关联;要断言买书导致进步,还需要更多证据。

8. 甲班的中位数是 64,IQR 是 12。乙班的中位数是 64,IQR 是 24。结合情境(测验分数)写出两个比较。

显示答案

中位数相同(64),所以两班的典型分数相同。甲班的 IQR 更小(12 对 24),所以它的分数更一致,而乙班的分数更分散。

9. 甲级中有 50 名学生,其中 21 名午休时使用图书馆。乙级中有 120 名学生,其中 36 名使用。哪一级使用图书馆的比例更大?

显示答案

甲级:21 ÷ 50 = 0.42 = 42%。乙级:36 ÷ 120 = 0.30 = 30%。甲级的比例更大,尽管乙级总人数更多,36 也大于 21。

10. 一名学生把 RM300 零用钱中的 RM45 花在交通上。(a) 饼图中交通占多大的角度?(b) 要求 200 个分组考试分数的中位数,你会选哪种图?要比较两个人数不同的组,又会选哪种?

显示答案

(a) 45 ÷ 300 × 360 = 0.15 × 360 = 54°。

(b) 求分组分数的中位数,用累积频数曲线,在第 100 个数据(200 ÷ 2)处读取。比较人数不同的组,用百分比或相对频数,例如画成柱状图,这样组别的大小就不会扭曲画面。

如果你做错了

先补好那一课,几天后再用新题重试。如果同样的失误出现不止一次,不妨让人看看你的解题过程,这正是我们的老师在线上一对一数学补习中所做的事。

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下一步

如果重读课文后同一类错误还是一再出现,一对一的老师可以看你写下的过程,找出背后的习惯。

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