1.頻率分布直方圖
(1)頻率分布表與頻率分布直方圖的意義
為了探索一組數(shù)據(jù)的取值規(guī)律,一般先要用表格對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,或者用圖將數(shù)據(jù)直觀表示出來.在初
中,我們曾用頻數(shù)分布表和頻數(shù)分布圖來整理和表示這種數(shù)值型數(shù)據(jù),由此能使我們清楚地知道數(shù)據(jù)分布在各個小組的個數(shù).
有時,我們更關(guān)心各個小組的數(shù)據(jù)在樣本容量中所占比例的大小,所以選擇頻率分布表和頻率分布直方圖來整理和表示數(shù)據(jù).
(2)頻率分布表與頻率分布直方圖的制作步驟
與畫頻數(shù)分布直方圖類似,我們可以按以下步驟制作頻率分布表、畫頻率分布直方圖.
第一步,求極差
極差為一組數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差.
第二步,決定組距與組數(shù)
第三步,將數(shù)據(jù)分組
通常對組內(nèi)數(shù)據(jù)取左閉右開區(qū)間,最后一組數(shù)據(jù)取閉區(qū)間.
第四步,列頻率分布表
計(jì)算各小組的頻率,作出頻率分布表.
第五步,畫頻率分布直方圖
畫圖時,以橫軸表示分組,縱軸(小長方形的高度)表示.
2.其他幾類常用統(tǒng)計(jì)圖——條形圖、折線圖、扇形圖
3.總體百分位數(shù)的估計(jì)
(1)概念
一般地,一組數(shù)據(jù)的第p百分位數(shù)是這樣一個值,它使得這組數(shù)據(jù)中至少有p%的數(shù)據(jù)小于或等于這個
值,且至少有(100-p)%的數(shù)據(jù)大于或等于這個值.
(2)求解步驟
可以通過下面的步驟計(jì)算一組n個數(shù)據(jù)的第p百分位數(shù):
第1步,按從小到大排列原始數(shù)據(jù).
第2步,計(jì)算i=n×p%.
第3步,若i不是整數(shù),而大于i的比鄰整數(shù)為j,則第p百分位數(shù)為第j項(xiàng)數(shù)據(jù);若i是整數(shù),則第p
百分位數(shù)為第i項(xiàng)與第(i+1)項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均數(shù).
4.總體集中趨勢的估計(jì)
在初中的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解到,平均數(shù)、中位數(shù)和眾數(shù)等都是刻畫“中心位置”的量,它們從不同角度
刻畫了一組數(shù)據(jù)的集中趨勢.具體概念回顧如下:
5.總體離散程度的估計(jì)
(1)方差和標(biāo)準(zhǔn)差
假設(shè)一組數(shù)據(jù)是,,,,用表示這組數(shù)據(jù)的平均數(shù),則我們稱為這組數(shù)據(jù)的
方差.有時為了計(jì)算方差的方便,我們還把方差寫成的形式.
我們對方差開平方,取它的算數(shù)平方根,稱為這組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差.
(2)總體(樣本)方差和總體標(biāo)準(zhǔn)差
①一般式:如果總體中所有個體的變量值分別為,,,,總體平均數(shù)為,則總體方差=
.
②加權(quán)式:如果總體的N個變量值中,不同的值共有k(kN)個,不妨記為,,,,其中出
現(xiàn)的頻數(shù)為(i=1,2,,k),則總體方差為=.
總體標(biāo)準(zhǔn)差:S=.
(3)標(biāo)準(zhǔn)差與方差的統(tǒng)計(jì)意義
①標(biāo)準(zhǔn)差刻畫了數(shù)據(jù)的離散程度或波動幅度,標(biāo)準(zhǔn)差越大,數(shù)據(jù)的離散程度越大;標(biāo)準(zhǔn)差越小,數(shù)據(jù)的離散程度越小.
②在刻畫數(shù)據(jù)的分散程度上,方差與標(biāo)準(zhǔn)差是一樣的,但在解決實(shí)際問題時,一般多采用標(biāo)準(zhǔn)差.
③標(biāo)準(zhǔn)差(方差)的取值范圍為[0,+).若樣本數(shù)據(jù)都相等,表明數(shù)據(jù)沒有波動幅度,數(shù)據(jù)沒有離散性,則
標(biāo)準(zhǔn)差為0.反之,標(biāo)準(zhǔn)差為0的樣本,其中的數(shù)據(jù)都相等.
6.頻率分布直方圖中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)
(1)頻率分布直方圖中的“眾數(shù)”
根據(jù)眾數(shù)的意義可知,在頻率分布直方圖中最高矩形中的某個(些)點(diǎn)的橫坐標(biāo)為這組數(shù)據(jù)的眾數(shù).一般用
中點(diǎn)近似代替.
(2)頻率分布直方圖中的“中位數(shù)”
根據(jù)中位數(shù)的意義,在樣本中,有50%的個體小于或等于中位數(shù),也有50%的個體大于或等于中位數(shù).
因此,在頻率分布直方圖中,中位數(shù)左邊和右邊的直方圖的面積應(yīng)該相等,由此可估計(jì)中位數(shù)的值.
(3)頻率分布直方圖中的“平均數(shù)”
平均數(shù)是頻率分布直方圖的“重心”.因?yàn)槠骄鶖?shù)可以表示為數(shù)據(jù)與它的頻率的乘積之和,所以在頻率分
布直方圖中,樣本平均數(shù)可以用每個小矩形底邊中點(diǎn)的橫坐標(biāo)與小矩形的面積的乘積之和近似代替.
【題型1 頻率分布直方圖的相關(guān)計(jì)算問題】
【方法點(diǎn)撥】
由頻率分布直方圖進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時,需掌握下列關(guān)系式:
(1)小長方形的面積=組距×=頻率;
(2)各小長方形的面積之和等于1;
(3)=頻率,此關(guān)系式的變形為=樣本容量,樣本容量×頻率=頻數(shù).
【例1】(2023春·天津?yàn)I海新·高三開學(xué)考試)隨著若卡塔爾世界杯的舉辦,全民對足球的熱愛程度有所提高,組委會在某場比賽結(jié)束后,隨機(jī)抽取了若干名球迷對足球“喜愛度”進(jìn)行調(diào)查評分,把喜愛程度較高的按年齡分成5組,其中第一組:[20,25),第二組:[25,30),第三組:[30,35),第四組:[35,40),第五組:[40,45],得到如圖所示的頻率分布直方圖,已知第一組與第二組共有32人,第三組中女性球迷有4人,則第三組中男性球迷人數(shù)為( )
A.16B.18C.20D.24
【解題思路】由已知可求出第一組與第二組的頻率之和0.4,進(jìn)而得到樣本容量.然后根據(jù)第三小組的頻率,即可求出第三小組的人數(shù),得出答案.
【解答過程】由題意結(jié)合頻率分布直方圖可得,第一組與第二組的頻率之和為0.01+0.07×5=0.4,第三組頻率為0.06×5=0.3.
因?yàn)榈谝唤M與第二組共有32人,所以樣本容量n=320.4=80,
所以,第三組人數(shù)為80×0.3=24,所以第三組中男性球迷人數(shù)為24-4=20.
故選:C.
【變式1-1】(2023春·天津和平·高三開學(xué)考試)某單位組織全體員工登錄某網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)并統(tǒng)計(jì)積分,得到頻率分布直方圖如圖所示,已知學(xué)習(xí)積分在1,1.5(單位:萬分)的人數(shù)是60人,并且學(xué)習(xí)積分超過2萬分的員工可獲得“學(xué)習(xí)達(dá)人”稱號,則該單位可以獲得該稱號的員工人數(shù)為( )
A.15B.16C.30D.32
【解題思路】根據(jù)學(xué)習(xí)積分在1,1.5的頻率及人數(shù),故可得全體員工的人數(shù),再根據(jù)在2,2.5的頻率即可求解.
【解答過程】學(xué)習(xí)積分在1,1.5的頻率為0.8×0.5=0.4,學(xué)習(xí)積分在2,2.5的頻率為0.2×0.5=0.1,
因?yàn)閷W(xué)習(xí)積分在1,1.5(單位:萬分)的人數(shù)是60人,
所以全體員工的人數(shù)為600.4=150人,
所以該單位可以獲得該稱號的員工人數(shù)為150×0.1=15人.
故選:A.
【變式1-2】(2023·全國·高一專題練習(xí))如圖是一學(xué)校期末考試中某班物理成績的頻率分布直方圖,數(shù)據(jù)的分組依次為40,50、50,60、60,70、70,80、80,90、90,100,若成績不低于70分的人數(shù)比成績低于70分的人數(shù)多4人,則該班的學(xué)生人數(shù)為( )
A.45B.50C.55D.60
【解題思路】根據(jù)頻率分布直方圖求出a的值,即得解.
【解答過程】解:由題得10(0.004+a+0.022+0.026+a+0.008)=1,∴a=0.02
由題得低于70分的頻率為10(0.004+0.02+0.022)=0.46,
所以不低于70分的頻率為1-0.46=0.54,
設(shè)該班的學(xué)生人數(shù)為n,則n×0.54-n×0.46=4,
所以n=50.
故選:B.
【變式1-3】(2023春·天津·高三期末)為倡導(dǎo)“節(jié)能減排,低碳生活”的理念,某社區(qū)對家庭的人均月用電量情況進(jìn)行了調(diào)查,通過抽樣,獲得了某社區(qū)100個家庭的人均月用電量(單位:千瓦時),將數(shù)據(jù)按照[40,60),[60,80),[80,100),[100,120),[120,140),140,160分成6組,制成了如圖所示的頻率分布直方圖.若該社區(qū)有3000個家庭,估計(jì)全社區(qū)人均月用電量低于80千瓦時的家庭數(shù)為( )
A.300B.450C.480D.600
【解題思路】根據(jù)給定的頻率分布直方圖,求出人均月用電量低于80千瓦時的頻率即可計(jì)算作答.
【解答過程】由頻率分布直方圖知,人均月用電量低于80千瓦時的頻率為(0.002+0.008)×20=0.2,
而該社區(qū)有3000個家庭,所以全社區(qū)人均月用電量低于80千瓦時的家庭數(shù)約為0.2×3000=600.
故選:D.
【題型2 統(tǒng)計(jì)圖的綜合應(yīng)用問題】
【方法點(diǎn)撥】
條形圖可以直觀地表示各個項(xiàng)目的具體數(shù)量,扇形圖能夠清晰地顯示各個項(xiàng)目占總體的百分比,折線圖可
以清楚地看到數(shù)據(jù)變動趨勢,解決統(tǒng)計(jì)類問題時常需將若干種統(tǒng)計(jì)圖結(jié)合,不能孤立分開.
【例2】(2023春·四川成都·高三開學(xué)考試)某保險(xiǎn)公司為客戶定制了A,B,C,D,E共5個險(xiǎn)種,并對5個險(xiǎn)種參保客戶進(jìn)行抽樣調(diào)查,得出如下的統(tǒng)計(jì)圖:
用該樣本估計(jì)總體,以下四個說法錯誤的是( ).
A.57周歲以上參保人數(shù)最少
B.18~30周歲人群參??傎M(fèi)用最少
C.C險(xiǎn)種更受參保人青睞
D.31周歲以上的人群約占參保人群80%
【解題思路】根據(jù)扇形圖、散點(diǎn)圖、頻率圖對選項(xiàng)進(jìn)行分析,從而確定正確答案.
【解答過程】A選項(xiàng),57周歲以上參保人數(shù)所占比例是10%,是最少的,A選項(xiàng)正確.
B選項(xiàng),“18~30周歲人群參保平均費(fèi)用”比“57周歲以上人群參保平均費(fèi)用”的一半還多,
而18~30周歲人群參保人數(shù)所占比例是57周歲以上參保人數(shù)所占比例的兩倍,
所以57周歲以上參保人群參??傎M(fèi)用最少,B選項(xiàng)錯誤.
C選項(xiàng),C險(xiǎn)種參保比例0.358,是最多的,所以C選項(xiàng)正確.
D選項(xiàng),31周歲以上的人群約占參保人群30%+40%+10%=80%,D選項(xiàng)正確.
故選:B.
【變式2-1】(2023·全國·高一專題練習(xí))世界人口變化情況的三幅統(tǒng)計(jì)圖如圖所示.
下列結(jié)論中錯誤的是( )
A.從折線圖能看出世界人口的總量隨著年份的增加而增加
B.2050年亞洲人口比其他各洲人口的總和還要多
C.1957年到2050年各洲中北美洲人口增長速度最慢
D.2050年南美洲及大洋洲人口之和與歐洲人口基本持平
【解題思路】結(jié)合圖像逐一辨析即可.
【解答過程】由折線圖可以看出世界人口的總量隨著年份的增加而增加,故A正確:
由扇形統(tǒng)計(jì)圖可知2050年亞洲人口比其他各洲人口的總和還要多,故B正確:
由條形統(tǒng)計(jì)圖可知2050年歐洲人口與南美洲及大洋洲人口之和基本持平,故D正確:
三幅統(tǒng)計(jì)圖并不能得到各個洲人口增長速度的快慢,故C錯誤.
故選:C.
【變式2-2】(2022·山西運(yùn)城·統(tǒng)考模擬預(yù)測)2021年,我國各地落實(shí)糧食生產(chǎn)責(zé)任和耕地保護(hù)制度,加大糧食生產(chǎn)扶持力度,支持復(fù)墾撂荒地,連續(xù)兩年實(shí)現(xiàn)增長.我國2020年與2021年糧食產(chǎn)量種類分布及占比統(tǒng)計(jì)圖如圖所示,則下列說法不正確的是( )
A.我國2020年的糧食總產(chǎn)量約為13390億斤
B.我國2021年豆類產(chǎn)量比2020年減產(chǎn)明顯,下降了約14.2%
C.我國2021年的各類糧食產(chǎn)量中,增長量最大的是玉米
D.我國2021年的各類糧食產(chǎn)量中,同2020年相比,所占比例下降的只有豆類
【解題思路】對于A:只需要將4237+2685+5213+597+458+200即可判斷;對于B:2021年豆類產(chǎn)量比2020年減少458-393=65 (億斤),下降率為65458×100% 即可判斷;對于C:分別計(jì)算出各類糧食產(chǎn)量增長或減少的量即可判斷;對于D:分別計(jì)算出各類糧食產(chǎn)量增長或減少的量即可判斷
【解答過程】由題得我國2020年的糧食總產(chǎn)量為4237+2685+5213+597+458+200=13390(億斤).A正確;
我國2021年豆類產(chǎn)量比2020年豆類產(chǎn)量下降了458-393458×100%≈14.2%,B正確;
我國2021年類糧食產(chǎn)量中,只有豆類產(chǎn)量下降,而稻谷增長了4257-4237=20(億斤),小麥增長了2739-2685=54(億斤),玉米增長了5451-5213=238(億斤),薯類增長了609-597=12(億斤),其他增長了208-200=8(億斤),由此可得增長量最大的是玉米.C正確;
小麥,玉米,其他所長比例均是上升,薯類所占比例不變,豆類,稻谷所占比例均下降,所以D錯誤,
故選:D.
【變式2-3】(2023·全國·高二專題練習(xí))某保險(xiǎn)公司推出了5個險(xiǎn)種:甲,一年期短險(xiǎn);乙,兩全保險(xiǎn);丙,理財(cái)類保險(xiǎn);丁,定期壽險(xiǎn);戊,重大疾病保險(xiǎn).現(xiàn)對5個險(xiǎn)種參??蛻暨M(jìn)行抽樣調(diào)查,得出如下的統(tǒng)計(jì)圖:
用樣本估計(jì)總體,以下四個選項(xiàng)錯誤的是( )
A.30~41周歲參保人數(shù)最多
B.隨著年齡的增長,人均參保費(fèi)用越來越多
C.54周歲以下的參保人數(shù)約占總參保人數(shù)的8%
D.定期壽險(xiǎn)最受參保人青睞
【解題思路】根據(jù)所給的統(tǒng)計(jì)表與統(tǒng)計(jì)圖逐個選項(xiàng)分析即可
【解答過程】由扇形圖可知,31~41周歲的參保人數(shù)最多,故選項(xiàng)A正確;
由折線圖可知,隨著年齡的增長人均參保費(fèi)用越來越多,故選項(xiàng)B正確;
由扇形圖可知,54周歲以下的參保人數(shù)約占總參保人數(shù)的92%,故選項(xiàng)C錯誤;
由柱狀圖可知,丁險(xiǎn)種參保比例最高,故選項(xiàng)D正確.
故選:C.
【題型3 百分位數(shù)的求解】
【方法點(diǎn)撥】
根據(jù)計(jì)算一組數(shù)據(jù)的第p百分位數(shù)的步驟,結(jié)合具體問題,進(jìn)行求解即可.
【例3】(2023·山東臨沂·統(tǒng)考一模)某工廠隨機(jī)抽取20名工人,對他們某天生產(chǎn)的產(chǎn)品件數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)如下表,則該組數(shù)據(jù)的第75百分位數(shù)是( )
A.8.5B.9C.9.5D.10
【解題思路】根據(jù)百分位數(shù)的求法求解即可.
【解答過程】抽取的工人總數(shù)為20,20×75%=15,
那么第75百分位數(shù)是所有數(shù)據(jù)從小到大排序的第15項(xiàng)與第16項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均數(shù),
第15項(xiàng)與第16項(xiàng)數(shù)據(jù)分別為9,10,
所以第75百分位數(shù)是9+102=9.5,
故選:C.
【變式3-1】(2023·全國·高一專題練習(xí))某校從高一新生中隨機(jī)抽取了一個容量為10的身高樣本,數(shù)據(jù)(單位:cm)從小到大排序如下:158,165,165,167,168,169,x,172,173,175,若樣本數(shù)據(jù)的第60百分位數(shù)是170,則x=( )
A.169B.170C.171D.172
【解題思路】根據(jù)百分位數(shù)的定義求第60百分位數(shù),由條件列方程可得.
【解答過程】因?yàn)闃颖救萘繛?0,且樣本數(shù)據(jù)從小到大排序如下:
158,165,165,167,168,169,x,172,173,175,
又10×60%=6,
所以第60百分位數(shù)為169+x2,由已知169+x2=170,
所以x=171,
故選:C.
【變式3-2】(2023·全國·高一專題練習(xí))一組數(shù)據(jù)如下:10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,則該組數(shù)據(jù)的第30百分位數(shù)是( )
A.12B.12.5C.13D.13.5
【解題思路】根據(jù)百分位數(shù)的定義,直接計(jì)算可得答案.
【解答過程】根據(jù)題意得,該組數(shù)據(jù)有11個數(shù),且已經(jīng)從小到大排列,則該組數(shù)據(jù)的第30百分位數(shù)是0.3×11=3.3,所以取第4個數(shù)13,
故選:C.
【變式3-3】(2023·全國·高一專題練習(xí))《中國居民膳食指南(2022)》數(shù)據(jù)顯示,6歲至17歲兒童青少年超重肥胖率高達(dá)19.0%.為了解某地中學(xué)生的體重情況,某機(jī)構(gòu)從該地中學(xué)生中隨機(jī)抽取100名學(xué)生,測量他們的體重(單位:千克),根據(jù)測量數(shù)據(jù),按[40,45),[45,50),[50,55),[55,60),[60,65),[65,70]分成六組,得到的頻率分布直方圖如圖所示.根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù),估計(jì)該地中學(xué)生體重的第75百分位數(shù)是( )
A.55B.57.25C.58.75D.60
【解題思路】確定第75百分位數(shù)在[55,60)內(nèi),直接根據(jù)百分位數(shù)的概念計(jì)算得到答案.
【解答過程】因?yàn)?0.01+0.03+0.08)×5=0.60.75,
所以該地中學(xué)生體重的第75百分位數(shù)在[55,60)內(nèi),
設(shè)第75百分位數(shù)為m,則(m-55)×0.04+0.6=0.75,解得m=58.75.
故選:C.
【題型4 眾數(shù)、中位數(shù)、平均數(shù)的應(yīng)用】
【方法點(diǎn)撥】
中位數(shù)、眾數(shù)分別反映了一組數(shù)據(jù)的“中等水平”、“多數(shù)水平”,平均數(shù)反映了數(shù)據(jù)的平均水平,我們需根
據(jù)實(shí)際需要選擇使用.
【例4】(2023·全國·高一專題練習(xí))某企業(yè)有1000名職工,現(xiàn)按照總體的10%抽取樣本,通過分層抽樣得到如下年收入表:
某次工資上調(diào)中,只提高了最低收入,即從年收入1.2萬元提高到2萬元,其他職工的收入不變,則下列關(guān)于本企業(yè)職工年收入的說法中正確的是 ( )
A.平均數(shù)和眾數(shù)都提高了B.平均數(shù)和中位數(shù)都提高了
C.平均數(shù)不變,中位數(shù)提高了D.中位數(shù)和眾數(shù)不變,平均數(shù)提高了
【解題思路】首先說明平均數(shù)提高了,再說明中位數(shù)和眾數(shù)沒有改變.
【解答過程】解:由于提高了最低收入,即從年收入1.2萬元提高到2萬元,其他職工的收入不變,所以平均數(shù)提高了.
提高最低收入后,有1人年收入50萬,6個人年收入15萬,15個人年收入8萬,55個人年收入4萬,20個人年收入3萬,3個人年收入2萬,所以眾數(shù)還是4萬,中位數(shù)還是4萬,眾數(shù)和中位數(shù)沒有變化.
故選:D.
【變式4-1】(2023·全國·高三專題練習(xí))某籃球運(yùn)動員練習(xí)罰籃,共20組,每組50次,每組命中球數(shù)如下表:
則這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)和眾數(shù)分別為( )
A.48,4B.48.5,4C.48,49D.48.5,49
【解題思路】根據(jù)中位數(shù)和眾數(shù)的定義即可求解.
【解答過程】數(shù)據(jù)總個數(shù)為20個,
因此中位數(shù)是第10個與第11個數(shù)據(jù)的中位數(shù),即48+492=48.5,
眾數(shù)為出現(xiàn)最多的數(shù)據(jù),即數(shù)據(jù)49(出現(xiàn)6次),
故選:D.
【變式4-2】(2023·全國·高一專題練習(xí))經(jīng)團(tuán)委統(tǒng)計(jì),某校申請“志愿服務(wù)之星”的10名同學(xué)在本學(xué)期的志愿服務(wù)時長(單位:小時)分別為26、25、23、24、29、25、32、25、24、23,記這一組數(shù)據(jù)的平均數(shù)為a,上四分位數(shù)為b,眾數(shù)為c,則( )
A.c

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