某沙漠地区经过治理,生态系统得到很大改善,野生动物数量有所…——2020 高考数学第 18 题答案解析

2020_新课标 II 卷 (2020·文)

2020 全国 第 18 题 解答题 区分题
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18.某沙漠地区经过治理,生态系统得到很大改善,野生动物数量有所增加.为调查该地区某种野生动物的数量,将其分成面积相近的200个地块,从这些地块中用简单随机抽样的方法抽取20个作为样区,调查得到样本数据$(x_i,\ y_i)(i=1,\ 2,\ \ldots,\ 20)$,其中$x_i$和$y_i$分别表示第$i$个样区的植物覆盖面积(单位:公顷)和这种野生动物的数量,并计算得$\sum_{i=1}^{20}x_i=60$,$\sum_{i=1}^{20}y_i=1200$,$\sum_{i=1}^{20}(x_i-\overline{x})^2=80$,$\sum_{i=1}^{20}(y_i-\overline{y})^2=9000$,$\sum_{i=1}^{20}(x_i-\overline{x})(y_i-\overline{y})=800$.
(1)求该地区这种野生动物数量的估计值(这种野生动物数量的估计值等于样区这种野生动物数量的平均数乘以地块数);
(2)求样本$(x_i,\ y_i)(i=1,\ 2,\ \ldots,\ 20)$的相关系数(精确到0.01);
(3)根据现有统计资料,各地块间植物覆盖面积差异很大.为提高样本的代表性以获得该地区这种野生动物数量更准确的估计,请给出一种你认为更合理的抽样方法,并说明理由.

参考答案

(1) 12000; (2) 0.94; (3) 详见解析

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(1)样本中野生动物数量的平均数为
\[ \overline{y}=\frac{1}{20}\sum_{i=1}^{20}y_i=\frac{1200}{20}=60. \]
该地区共有 $200$ 个地块,因此该地区这种野生动物数量的估计值为
\[ 200\overline{y}=200\times 60=12000. \]

(2)样本相关系数为
\[ r=\frac{\sum_{i=1}^{20}(x_i-\overline{x})(y_i-\overline{y})} {\sqrt{\sum_{i=1}^{20}(x_i-\overline{x})^2\sum_{i=1}^{20}(y_i-\overline{y})^2}}. \]
代入已知数据,
\[ r=\frac{800}{\sqrt{80\times 9000}} =\frac{800}{600\sqrt{2}} =\frac{2\sqrt{2}}{3}\approx 0.94. \]

(3)更合理的抽样方法是:按植物覆盖面积将 $200$ 个地块分成若干层,例如覆盖面积较高、中等、较低等层次,然后在各层中按地块数比例抽取样区,每层内部仍采用简单随机抽样。

理由是:各地块间植物覆盖面积差异很大,且样本数据显示植物覆盖面积与野生动物数量之间有较强的正相关关系。若仍用简单随机抽样,样本中不同覆盖面积水平的地块可能分布不均衡,从而影响估计精度。按植物覆盖面积分层抽样,可以使样本在不同覆盖面积层次上的结构与总体更接近,提高样本代表性,从而得到更准确的估计。

✅ 来源:2020年 · 全国 · 2020_新课标 II 卷 (2020·文) · 第 18 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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