若干职员参加某次强国知识竞赛,每人的得分均不相同且为整数,分数排名相邻的2人分差均为5分,已知有3人成绩低于70分,且超过70分的职员平均分为82分,问所有职员中竞赛成绩超过70分的人数占比在下列哪个范围内A. 低于50%B. 50%~60%之间C. 60%~70%之间D. 高于70%
A. 低于50%
B. 50%~60%之间
C. 60%~70%之间
D. 高于70%
题目解答
答案
解析
本题考查等差数列相关知识及占比计算,关键是根据“分数排名相邻的2人分差均为5分”确定成绩构成等差数列,并结合人数和分数条件求解。
步骤1:明确成绩数列特征
由“每人得分不同、整数,相邻分差5分”,可知所有职员成绩构成公差为5的等差数列,设总人数为$n$,排名第$k$名的成绩为$a_k$,则$a_k = a_1 + (k-1)\times5$($a_1$为首项,即最低分)。
步骤2:确定低于70分的人数及分数范围
已知有3人成绩低于70分,设这3人的成绩为$a_1, a_2, a_3$(排名最低的3人),则:
- $a_3 < 70$(第3名低于70分)
- $a_4 \geq 70$(第4名及以上不低于70分,因相邻分差5分,$a_4 = a_3 + 5$,故$a_3 \leq 65$)
因此,低于70分的3人成绩最高可能为:65分($a_3=65$)、60分($a_2=60$)、55分($a_1=55$)。
步骤3:计算超过70分的人数及平均分条件
设超过70分的人数为$m$,则$m = n - 3$(总人数$n = m + 3$)。超过70分的人对应排名为第4名到第$n$名,构成等差数列:
- 首项:$a_4 = a_3 + 5$(最小$a_4=70$,因$a_3\leq65$)
- 末项:$a_n = a_1 + (n-1)\times5$
- 项数:$m$
等差数列求和公式:$S = \frac{m(a_4 + a_n)}{2}$,平均分为$\frac{S}{m} = \frac{a_4 + a_n}{2} = 82$(已知平均分82分),故:
$a_4 + a_n = 164$
步骤4:求解总人数$n$的范围
由$a_n = 164 - a_4$,且$a_n = a_1 + (n-1)\times5$,代入$a_1 = a_3 - 10$($a_2=a_3-5, a_1=a_2-5$),得:
$a_3 - 10 + (n-1)\times5 = 164 - (a_3 + 5)$
化简得:
$2a_3 + 5n = 184$
因$a_3 < 70$且$a_3$为整数,$a_3 \leq 65$,代入得:
$2\times65 + 5n \geq 184 \implies 130 + 5n \geq 184 \implies n \geq 10.8$
$n$为整数,故$n\geq11$,$m = n - 3\geq8$。
步骤5:计算超过70分的人数占比
占比$=\frac{m}{n} = \frac{n - 3}{n} = 1 - \frac{3}{n}$。
当$n=11$时,占比$=1 - \frac{3}{11}\approx63.6\%$;
当$n>11$时,$\frac{3}{n}$减小,占比增大(如$n=12$时占比$\approx75\%$)。
所有情况占比均$\geq63.6\%$,且随$n$增大趋近100%,故高于70%。