在一组样本数据中,1,2,3,4出现的频率分别为p1,p2,p3,p4,且sum_(i=1)^4pi=1,则下面四种情形中,对应样本的标准差最大的一组是( )A. p1=p4=0.1,p2=p3=0.4B. p1=p4=0.4,p2=p3=0.1C. p1=p4=0.2,p2=p3=0.3D. p1=p4=0.3,p2=p3=0.2
A. p1=p4=0.1,p2=p3=0.4
B. p1=p4=0.4,p2=p3=0.1
C. p1=p4=0.2,p2=p3=0.3
D. p1=p4=0.3,p2=p3=0.2
题目解答
答案
解析
标准差是衡量数据离散程度的指标,计算公式为方差的平方根。方差越大,数据点越分散。本题需比较四个选项中数据分布的离散程度,关键在于分析各选项中数据值与平均数的偏离程度。
核心思路:
- 计算每个选项的平均数;
- 计算方差(各数据与平均数差的平方的加权平均);
- 比较方差大小,方差最大的标准差最大。
破题关键:
- 当数据集中在两端(如选项B中p₁和p₄较大),数据点与平均数的偏离更大,方差更大;
- 数据集中在中间(如选项A中p₂和p₃较大),偏离较小,方差更小。
计算各选项的方差
选项B
平均数:
$E(X) = 1 \times 0.4 + 2 \times 0.1 + 3 \times 0.1 + 4 \times 0.4 = 2.5$
方差:
$\begin{aligned}\text{Var}(X) &= (1-2.5)^2 \times 0.4 + (2-2.5)^2 \times 0.1 + (3-2.5)^2 \times 0.1 + (4-2.5)^2 \times 0.4 \\&= 0.9 + 0.025 + 0.025 + 0.9 = 1.88\end{aligned}$
选项A
平均数:
$E(X) = 1 \times 0.1 + 2 \times 0.4 + 3 \times 0.4 + 4 \times 0.1 = 2.5$
方差:
$\begin{aligned}\text{Var}(X) &= (1-2.5)^2 \times 0.1 + (2-2.5)^2 \times 0.4 + (3-2.5)^2 \times 0.4 + (4-2.5)^2 \times 0.1 \\&= 0.225 + 0.1 + 0.1 + 0.225 = 0.65\end{aligned}$
选项C
平均数:
$E(X) = 1 \times 0.2 + 2 \times 0.3 + 3 \times 0.3 + 4 \times 0.2 = 2.5$
方差:
$\begin{aligned}\text{Var}(X) &= (1-2.5)^2 \times 0.2 + (2-2.5)^2 \times 0.3 + (3-2.5)^2 \times 0.3 + (4-2.5)^2 \times 0.2 \\&= 0.45 + 0.075 + 0.075 + 0.45 = 1.05\end{aligned}$
选项D
平均数:
$E(X) = 1 \times 0.3 + 2 \times 0.2 + 3 \times 0.2 + 4 \times 0.3 = 2.5$
方差:
$\begin{aligned}\text{Var}(X) &= (1-2.5)^2 \times 0.3 + (2-2.5)^2 \times 0.2 + (3-2.5)^2 \times 0.2 + (4-2.5)^2 \times 0.3 \\&= 0.675 + 0.05 + 0.05 + 0.675 = 1.45\end{aligned}$
结论:选项B的方差最大(1.88),因此标准差最大。