練習:由已知變異數求標準差

回課文。共 18 題,分六組,每組 3 題。每題先自己做,需要時再依序打開提示。看過第 3 層以上提示才做出來的題目,算是練習,還不算獨立完成;隔一段時間,不看提示,把原題重做一次。L5 會揭示完整解答。

共同規則:題目的情境和數字都是為了練習設計的假設,不是真實資料。不需要另外計算期望值或查表,也不需要使用計算機。各題請依題面指定的形式作答;數值欄依題目指定的單位,只寫數值,單位欄只寫選項代號。判斷與理由依各題要求填寫。

診斷

先看看自己對「變異數與標準差」的分辨掌握到哪裡。

練習 1

社團抽獎(練習用的假設情境):一次抽獎得到的獎金 X(元),平均 μ=45 元,變異數 Var(X)=196 元²。求標準差 σ。

(甲)標準差以元為單位,只寫整數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=元,b=元²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

先辨認題目提供的分散量及其量綱。

L2(結構)

平均與變異數在本題扮演相同角色嗎?

L3(方法)

從變異數轉到原量的分散尺度,回想平方的反運算。

L4(做到最後一步前)

找能自乘恢復已給變異數的候選數,並分開檢查量綱。

L5(完整解答)

(甲) 14(元);(乙) a。 196 元²是變異數;平均45元不參與開根。 14×14=196,取14。 單位元;14²=196。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:先用單位判斷:題目給的是「元²」,所以是變異數,要開根號;平均 μ 在這題只是干擾資料,不要拿它做運算。寫成一整行「σ=√(變異數)=(數)元」,最後平方回去核對。

回到課文:做法:四個動作與理由、算完怎麼自己檢查。補救後請遮住解答重做。

練習 2

投籃練習(練習用的假設情境):某同學每回合的進球數 Y(球),已知 σ²=0.49 球²。求標準差 σ。

(甲)標準差以球為單位,只寫小數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=球,b=球²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

符號上的平方是否已經去掉?

L2(結構)

小數點的位值如何用分數保留下來?

L3(方法)

先以整數比表示小數,再對兩部分使用平方的反運算。

L4(做到最後一步前)

得到候選小數後自乘,檢查是否恢復原來的小數。

L5(完整解答)

(甲) 0.7(球);(乙) a。 0.49=49/100。 √49/√100=7/10=0.7。 0.7²=0.49,單位球。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:小數先改寫成分數,分子、分母各開一次根號,再換回小數;用乘法核對小數點位置,並確認單位是「球」而不是「球²」。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

練習 3

小宇用某個機率分佈計算得分 X(分)的變異數,算完把結果寫成 Var(X)=−52 分²,接著想求標準差。

(甲)這個結果合理嗎?只寫「合理」或「不合理」。

(乙)能由這個結果求出實數標準差嗎?只寫「能」或「不能」。

(丙)另用一句話說明理由與下一步。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

先檢查算出的變異數是否符合定義。

L2(結構)

差的平方與機率各有什麼符號限制?

L3(方法)

根據變異數各項的性質,判斷報出的資料是否可能成立。

L4(做到最後一步前)

先下合理性與能否求值的判斷,再說明應回查哪一段計算。

L5(完整解答)

(甲) 不合理;(乙) 不能。 (丙)變異數是差的平方乘非負機率的總和;負值不合理,應回頭檢查變異數計算。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:變異數是「(差)²×機率」的總和,不會是負的。看到負的變異數,不要硬去開根號,而是回頭檢查變異數是怎麼算出來的(例如平方有沒有漏掉、負號有沒有被帶進平方裡)。

回到課文:條件與邊界、定義與記號。補救後請遮住解答重做。

初練 A:完全平方數、小數與分數

整數、小數、分數的變異數,都能開出整齊的答案。

練習 4

精密零件長度 L(毫米,練習用的假設情境),變異數 Var(L)=2.56 毫米²。求標準差 σ。

(甲)標準差以毫米為單位,只寫小數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=毫米,b=毫米²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

留意長度與長度平方的差別。

L2(結構)

把小數換成整數比時,分母由什麼決定?

L3(方法)

分子與分母各自使用平方的反運算。

L4(做到最後一步前)

候選小數要能平方回到原變異數;再核長度單位。

L5(完整解答)

(甲) 1.6(毫米);(乙) a。 2.56=256/100。 √256/√100=16/10=1.6。 1.6²=2.56;單位毫米。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:把 2.56 改寫成分數:兩位小數對應分母 100,分子、分母各開根號後換回小數;用乘法核對小數點的位置。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

練習 5

某班同學體重 W(公斤,練習用的假設情境),變異數 Var(W)=324 公斤²。求標準差 σ。

(甲)標準差以公斤為單位,只寫整數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=公斤,b=公斤²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

體重的分散尺度與已給量是否同單位?

L2(結構)

用熟悉的平方數估計可能的範圍。

L3(方法)

找出自乘能得到已給整數的數,再依標準差定義選根。

L4(做到最後一步前)

把候選值平方核對,最後檢查是否回到重量單位。

L5(完整解答)

(甲) 18(公斤);(乙) a。 18×18=324。 取非負根18,單位公斤。 18²=324。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:先用兩個已知的平方數夾住 324,再試出整數;寫完確認單位是「公斤」,並平方回去核對。

回到課文:做法:四個動作與理由、算完怎麼自己檢查。補救後請遮住解答重做。

練習 6

某遊戲的獎金 Y(元,練習用的假設情境),變異數 Var(Y)=121/16 元²。求標準差 σ。

(甲)標準差以元為單位,只寫分數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=元,b=元²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

分數的上下兩部分都需要處理嗎?

L2(結構)

分子與分母能否各自辨認為平方?

L3(方法)

分數開根可分別處理分子、分母。

L4(做到最後一步前)

先各自求平方根再組成分數,把整個分數平方回核。

L5(完整解答)

(甲) 11/4(元);(乙) a。 121=11²,16=4²。 σ=11/4元。 (11/4)²=121/16。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:分數開根號要對分子、分母各開一次;寫完把答案平方,分子、分母都要回到題目給的數。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

初練 B:根號要化簡

答案要寫成最簡根式。

練習 7

某工廠每小時產量 Q(件,練習用的假設情境),變異數 Var(Q)=80 件²。求標準差 σ。

(甲)標準差以件為單位,只寫精確根式,保留√;根式分數的除法用 / 並加小括號避免歧義;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=件,b=件²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

根號不能直接算成整數時,還有什麼表示方法?

L2(結構)

因數中有哪些能對應整數的平方?

L3(方法)

把平方因數的平方根移到根號外。

L4(做到最後一步前)

檢查根內剩餘因數,再用外係數平方乘根內數回核。

L5(完整解答)

(甲) 4√(5)(件);(乙) a。 80=16×5。 σ=4√5件。 (4√5)²=80。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:先列出能整除的平方數,取最大的一個:根號外面放它的平方根,根號裡放剩下的數;再檢查根號裡有沒有還能提出的平方因數,最後平方回去核對。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

練習 8

某批包裹的重量 W(公斤,練習用的假設情境),變異數 Var(W)=63 公斤²。求標準差 σ。

(甲)標準差以公斤為單位,只寫精確根式,保留√;根式分數的除法用 / 並加小括號避免歧義;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=公斤,b=公斤²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

從因數檢查平方根能否化簡。

L2(結構)

找平方因數與一般因數有什麼不同?

L3(方法)

根號外係數取平方因數的平方根。

L4(做到最後一步前)

候選根式平方後必須恢復原整數,並檢查重量單位。

L5(完整解答)

(甲) 3√(7)(公斤);(乙) a。 63=9×7。 σ=3√7公斤。 (3√7)²=63。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:先找能整除的最大平方數:外面放它的平方根,根號裡放剩下的數;平方回去核對時,外面的數要先平方再乘根號裡的數。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

練習 9

某測驗的得分 Z(分,練習用的假設情境),變異數 Var(Z)=10/49 分²。求標準差 σ。

(甲)標準差以分為單位,只寫精確根式,保留√;根式分數的除法用 / 並加小括號避免歧義;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=分,b=分²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

先分開看分子與分母的性質。

L2(結構)

兩部分是否都能開成有理數?

L3(方法)

分數的根號可拆成分子根號除以分母根號。

L4(做到最後一步前)

將可以化簡的部分處理完,不能化簡的部分保留根號,再平方回核。

L5(完整解答)

(甲) √(10)/7(分);(乙) a。 10沒有大於1的平方因數,49=7²。 σ=√10/7分。 (√10/7)²=10/49。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:分子、分母分開處理:分母是完全平方數就開出來,分子不是就留在根號裡;平方回去核對時分子、分母都要回到題目給的數。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。

補救一:找出別人的錯

題目裡有一份別人的算法,請找出錯誤並改正。

練習 10

小華算一題:某班成績 X(分)的變異數 Var(X)=900 分²,他寫「σ=900÷2=450(分)」。請指出他錯在哪裡,並寫出正確的標準差。

(甲)標準差以分為單位,只寫整數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=分,b=分²;單位欄只寫 a 或 b。

另用一句話指出題幹寫法的錯處。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

先檢查題幹採用的運算是否符合定義。

L2(結構)

怎麼檢查一個候選標準差?

L3(方法)

將題幹候選值平方與變異數比較,再改用開根求值。

L4(做到最後一步前)

訂正後數值也要平方回核,另說明原運算爲何不合。

L5(完整解答)

(甲) 30(分);(乙) a。 450²=202500,不等於900。 √900=30,σ=30分。 30²=900。 小華錯把開平方根當成除以2。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:分清楚「開根號」和「除以 2」是兩件事:只要把答案平方,就能看出 450 不對。重做一次,找自乘等於 900 的數,並平方回去核對。

回到課文:常見的錯與自我檢查、做法:四個動作與理由。補救後請遮住解答重做。

練習 11

小美算一題:某等待時間 T(小時)的變異數 Var(T)=0.0025 小時²。她寫「√25=5,所以 σ=0.5 小時」。請指出她錯在哪裡,並寫出正確的標準差。

(甲)標準差以小時為單位,只寫小數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=小時,b=小時²;單位欄只寫 a 或 b。

另用一句話指出題幹寫法的錯處。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

小數位置可以用什麼運算檢驗?

L2(結構)

題幹候選值自乘後能恢復已給數嗎?

L3(方法)

用分數表示原小數,以分母的平方根處理位值。

L4(做到最後一步前)

組成候選小數後再自乘;不要依題幹錯誤記錄推測位置。

L5(完整解答)

(甲) 0.05(小時);(乙) a。 0.5²=0.25,不等於0.0025。 0.0025=25/10000,σ=5/100=0.05。 0.05²=0.0025;單位小時。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:0.0025 有四位小數,先寫成分數,分子、分母各開根號,再換回小數;用乘法核對小數位數(兩位小數乘兩位小數,得到四位小數)。

回到課文:常見的錯與自我檢查、完整示範。補救後請遮住解答重做。

練習 12

小傑算一題:某機器的產量 X(件)的變異數 Var(X)=112 件²。他寫「112=16×7,所以 σ=16√7 件」。請指出他錯在哪裡,並寫出正確的標準差(最簡根式)。

(甲)標準差以件為單位,只寫精確根式,保留√;根式分數的除法用 / 並加小括號避免歧義;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=件,b=件²;單位欄只寫 a 或 b。

另用一句話指出題幹寫法的錯處。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

題幹根式的外係數可以怎樣覈查?

L2(結構)

因數提出根號時要經過什麼運算?

L3(方法)

把候選根式平方,與已給變異數比較。

L4(做到最後一步前)

保持因數分解,再處理外係數的根號運算,完成後重新回核。

L5(完整解答)

(甲) 4√(7)(件);(乙) a。 (16√7)²=1792,不等於112。 112=16×7,σ=4√7件。 (4√7)²=112。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:√(16×7)=√16×√7,外面放的是 16 的平方根,不是 16 本身;把 (16√7)² 展開檢查,就會發現不等於 112。

回到課文:常見的錯與自我檢查、完整示範。補救後請遮住解答重做。

補救二:單位、正負號與辨認

單位與符號的小地方,最容易漏掉。

練習 13

某批包裹的重量 X(公斤,練習用的假設情境),資料表上有一格寫著「441 公斤²」。甲說它是重量的標準差,乙說它是變異數。

(甲)誰說得對?只寫「甲」或「乙」。

(乙)重量的標準差以公斤為單位,只寫整數。

(丙)標準差單位選項:a=公斤,b=公斤²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

先判讀表格所用的量綱。

L2(結構)

原重量單位與表格單位有何差別?

L3(方法)

比對變異數與標準差的定義,再計算相應尺度。

L4(做到最後一步前)

判定說法後找到能自乘恢復表格數值的候選數,再檢查單位。

L5(完整解答)

(甲) 乙;(乙) 21(公斤);(丙) a。 441公斤²對應變異數,乙正確。 21²=441,所以σ=21公斤。 數值21及單位公斤分開覈查。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:先看單位。「公斤²」有平方,代表這是變異數,要開根號並還原單位;寫完後平方回去核對。

回到課文:條件與邊界、做法:四個動作與理由。補救後請遮住解答重做。

練習 14

小明寫:某等待時間 T(小時)的變異數 Var(T)=0.09 小時²,他求標準差時把平方方程的正負兩根都當成結果。這樣寫哪裡不對?請寫出正確的標準差。

(甲)標準差以小時為單位,只寫小數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=小時,b=小時²;單位欄只寫 a 或 b。

另用一句話指出題幹寫法的錯處。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

平方方程與標準差有何不同?

L2(結構)

分散大小的定義是否容許兩種符號?

L3(方法)

依標準差定義選平方根,而不是列方程的解集合。

L4(做到最後一步前)

選好候選值後自乘回核,並說明題幹符號問題。

L5(完整解答)

(甲) 0.3(小時);(乙) a。 平方等於0.09的實數有正負兩根。 σ只取非負根,σ=0.3小時。 0.3²=0.09。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:標準差是非負的平方根,答案只寫一個非負的數,不加 ±;再用乘法核對小數點的位置。

回到課文:定義與記號、條件與邊界。補救後請遮住解答重做。

練習 15

小玲算一題:某地板磁磚邊長 L(公分)的變異數 Var(L)=676 公分²,她寫「σ=√676=26 公分²」。

(甲)她的數字對不對?只寫「對」或「錯」。

(乙)她的單位對不對?只寫「對」或「錯」。

(丙)正確的標準差以公分為單位,只寫整數。

(丁)標準差單位選項:a=公分,b=公分²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

題幹的數字和單位要分開檢查。

L2(結構)

自乘回核數字後,還需覈查哪一項?

L3(方法)

以原量的單位與平方單位對照兩種分散量。

L4(做到最後一步前)

數字覈查與量綱覈查分別判斷,不因一項正確而省略另一項。

L5(完整解答)

(甲) 對;(乙) 錯;(丙) 26(公分);(丁) a。 26²=676,題幹數字正確。 公分²是變異數單位,題幹單位錯。 σ=26公分。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:數字和單位分開檢查:數字平方回去要等於 676 才對;單位要回到 L 的單位,不是平方單位。

回到課文:做法:四個動作與理由、算完怎麼自己檢查。補救後請遮住解答重做。

遷移:換個情境

同樣的想法,放進單位換算、比較與範圍的新情境。

練習 16

某班同學的每日通勤時間 T,變異數 Var(T)=0.16 小時²。求標準差,並用「分鐘」表示(1 小時=60 分鐘)。

(甲)標準差以分鐘為單位,只寫整數;不要附單位字樣。

(乙)標準差單位選項:a=分鐘,b=分鐘²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

留意題目要求的時間單位。

L2(結構)

來源單位與目標單位怎樣對應?

L3(方法)

可先求來源單位的標準差,再依單位關係換算。

L4(做到最後一步前)

用另一條路:先換變異數的平方單位再開根,與前一條路核對。

L5(完整解答)

(甲) 24(分鐘);(乙) a。 √0.16=0.4小時。 0.4×60=24分鐘。 24²=576=0.16×60²。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:單位換算要對得上「變異數」或「標準差」:變異數乘 3600(60²),標準差乘 60。兩條路都做一遍並互相驗算,最後答案的單位是分鐘。

回到課文:做法:四個動作與理由、算完怎麼自己檢查。補救後請遮住解答重做。

練習 17

甲班數學成績的變異數是 96 分²;乙班數學成績的標準差是 10 分。哪一班的成績比較分散?請寫出理由。(不用計算機)

作答格式:分散較大的班級只寫「甲」「乙」或「一樣」;另用一句話寫出依據。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

比較分散量前,先看量的種類。

L2(結構)

兩班資料目前是否可直接比較?

L3(方法)

將兩邊都寫成變異數或都寫成標準差。

L4(做到最後一步前)

列同種類的兩個量,比較大小後給結論與依據。

L5(完整解答)

乙班較分散。 乙標準差10分,變異數100分²。 100>96,所以乙較分散。 亦可比較√96與10,平方後仍為96與100。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:比較之前,先把兩個量換成同一類(都變成變異數,或都變成標準差),再比大小,不要直接拿 96 和 10 比。

回到課文:算完怎麼自己檢查、條件與邊界。補救後請遮住解答重做。

練習 18

某遊戲的得分 X(分,練習用的假設情境),平均 μ=120 分,變異數 Var(X)=256 分²。

(甲)求標準差。

(乙)寫出「平均減一個標準差」的端點。

(丙)寫出「平均加一個標準差」的端點。

前三欄均以分為單位,只寫整數。

(丁)標準差單位選項:a=分,b=分²;單位欄只寫 a 或 b。

提示(一次只開一層,先自己試):

L1(方向)

題目問的尺度與兩端點分別是哪一項?

L2(結構)

端點應以哪個分散量作為與平均的距離?

L3(方法)

先求標準差,再依題目指定方向得到端點。

L4(做到最後一步前)

把端點與平均的距離核對,再檢查所用標準差平方是否恢復變異數。

L5(完整解答)

(甲) 16(分);(乙) 104(分);(丙) 136(分);(丁) a。 √256=16,σ=16分。 左端120−16=104,右端120+16=136。 16²=256,兩端均離平均16分。

做完或卡住後再看:常見錯法與補救

這題可能出現的錯法(為練習設計的例子)。如果你的答案和下面某個結果相同,就是犯了那種錯:

補救:端點用 μ−σ 與 μ+σ:兩者都要用標準差,先開根號再加減;寫完確認範圍以 μ 為中心左右對稱。

回到課文:做法:四個動作與理由、完整示範。補救後請遮住解答重做。