第六章 · 第二节
直方图
频数分布直方图的绘制与分析

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 了解频数分布直方图的概念和意义
  • 掌握制作频数分布表的步骤
  • 能根据数据绘制频数分布直方图
  • 能根据直方图分析数据的分布特征
知识点一:频数与频数分布
📐 定义
频数:对数据进行分组后,落在每个小组内的数据个数称为该组的频数
频数分布:各个小组的频数之和等于数据总数,频数的分布情况称为频数分布
知识点二:制作频数分布表的步骤
① 计算极差 ② 决定组距和组数 ③ 列频数分布表
📐 步骤详解
第一步:计算极差。极差 = 最大值 − 最小值。
第二步:决定组距和组数。组距是指每个小组的两个端点之间的距离;组数 = 极差 ÷ 组距(结果不是整数时,向上取整)。
第三步:列频数分布表。将数据按组分类,统计每组的频数。
💡 组距与组数的选择
组距和组数没有固定标准,一般数据越多,组数越多;数据较少时,组数可以少一些。
通常将数据分成5~12组比较合适,组距尽量取整数。
知识点三:频数分布直方图
📊 定义
频数分布直方图(简称直方图):以横轴表示数据分组,纵轴表示频数,画出若干个宽度相等、高度等于频数的相连的矩形条形。
💡 直方图的特点
① 直方图中各矩形条形之间没有空隙(连续分组);
② 横轴表示的是连续的数据区间,不是孤立的类别;
③ 纵轴从0开始,每个矩形的高度表示该组的频数。
知识点四:频数分布折线图
📈 定义
在频数分布直方图的基础上,取每个矩形上底边的中点(即组中值),在横轴上左右各取一个额外点(频数为0),依次用线段连接这些点,就得到频数分布折线图

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📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
例题 1 完成频数分布表并画直方图
某班40名学生的身高数据如下(单位:cm),请制作频数分布表并画出频数分布直方图。
149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 ...(共40个数据)
🔍 解题过程
1 计算极差:最大值 = 172cm,最小值 = 149cm,
极差 = 172 − 149 = 23(cm)
2 决定组距和组数:取组距 = 3cm,
组数 = 极差 ÷ 组距 = 23 ÷ 3 ≈ 7.67,向上取整得 8组
分组:149≤x<152,152≤x<155,155≤x<158,158≤x<161,161≤x<164,164≤x<167,167≤x<170,170≤x<173
3 列频数分布表并画图:统计各组频数:3、4、5、6、6、6、6、4(合计40)。
以横轴表示身高分组,纵轴表示频数,画出8个相连的矩形,完成频数分布直方图。
✅ 极差=23cm,组距=3cm,组数=8组。各组频数:3、4、5、6、6、6、6、4,合计40人。
例题 2 根据直方图回答问题
根据上例中的频数分布直方图(共40人,分8组,组距3cm),回答下列问题:
(1)频数最大的组的范围是什么?频数是多少?
(2)身高在 158≤x<167 范围内的学生共有多少人?
(3)身高不低于165cm的学生占总数的百分比是多少?
🔍 解题过程
1 找频数最大的组:从频数分布表中看,158≤x<161、161≤x<164、164≤x<167、167≤x<170四组的频数都是6,并列最大。所以频数最大的组有四个,范围是158≤x<170,频数均为6
2 求范围内人数:158≤x<167 包含三个组:158≤x<161(6人)、161≤x<164(6人)、164≤x<167(6人)。
总人数 = 6 + 6 + 6 = 18(人)
3 求百分比:身高不低于165cm的学生在 164≤x<167(6人,其中165和166的各2人,共4人在165以上)、167≤x<170(6人)、170≤x<173(4人)中。
165cm及以上人数 = 4 + 6 + 4 = 14(人)
百分比 = 14 ÷ 40 × 100% = 35%
✅(1)频数最大的组为158≤x<161、161≤x<164、164≤x<167、167≤x<170,频数均为6;(2)18人;(3)35%
例题 3 根据直方图分析数据特征
某次数学测试,50名学生的成绩频数分布直方图如下(组距10分):
50≤x<60:4人;60≤x<70:8人;70≤x<80:15人;80≤x<90:16人;90≤x<100:7人。
请分析这组成绩数据的分布特征。
🔍 解题过程
1 观察整体分布:从低分到高分,频数先增后减:4→8→15→16→7。频数最多的组是80≤x<90(16人),整体呈中间高、两头低的分布形态。
2 计算关键数据:及格人数(≥60分)= 50−4 = 46人,及格率 = 46÷50×100% = 92%。优秀人数(≥90分)= 7人,优秀率 = 7÷50×100% = 14%
3 分析结论:该班数学成绩整体较好,大部分学生集中在70~90分之间(31人,占62%),及格率高(92%),但高分段(90分以上)较少。说明该班成绩中等偏上,但尖子生不多。
✅ 成绩呈"中间高、两头低"分布,集中在70~90分,及格率92%,优秀率14%,整体中等偏上。

🚀 拓展提升

📊 直方图与条形图的区别

比较项目 直方图 条形图
横轴含义 连续的数据分组(如身高区间) 离散的类别(如运动项目)
条形之间 没有空隙(相连) 有空隙(分离)
数据类型 连续型数据(数值型) 离散型数据(类别型)
主要用途 展示数据的分布情况 比较各类别的具体数量
条形宽度 宽度相等(表示相同的组距) 宽度相等(仅表示类别)

🎯 组距的选择对图形的影响

同一组数据,选择不同的组距,得到的直方图形状会不同:

  • 组距太小(组数太多):每组频数少,图形过于细碎,难以看出整体分布规律
  • 组距太大(组数太少):分组太粗,数据信息丢失太多,图形过于简单
  • 组距适中:能清楚地反映数据的分布特征
经验法则:组数一般取 5~12 组,组距尽量为整数

📈 频数分布折线图的意义

在直方图基础上绘制的频数分布折线图,能更直观地反映数据的变化趋势:

  • 折线的上升段表示频数在增加
  • 折线的下降段表示频数在减少
  • 折线的最高点对应频数最多的组
  • 折线图比直方图更能体现数据的整体变化趋势

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题 ★☆☆ 基础
一组数据的最大值是87,最小值是43,则这组数据的极差是?
第 2 题 ★☆☆ 基础
一组数据的极差为30,若取组距为4,则应分的组数是?
第 3 题 ★★☆ 巩固
下列关于频数分布直方图的说法,正确的是?
A直方图中各矩形之间有空隙
B直方图的横轴表示离散的类别
C直方图中每个矩形的高度等于该组的频数
D直方图只能用于比较各类别的数量
第 4 题 ★★☆ 巩固
某班50名学生身高的频数分布直方图中,身高在160≤x<170范围内的学生有20人,则该范围内学生占总数的百分比是 ______ %
第 5 题 ★★★ 提高
在频数分布直方图中,各小矩形的面积之和与矩形的高度之和的比值等于?
A组距
B组数
C总数
D极差

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
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课程完成!

恭喜你完成了「直方图」的学习!

📌 本节核心要点回顾:
① 极差 = 最大值 − 最小值
② 组数 = 极差 ÷ 组距(向上取整),一般分5~12组
③ 直方图各矩形相连无空隙,高度等于频数
④ 直方图用于连续数据分布,条形图用于离散类别比较
⑤ 频数分布折线图能反映数据变化趋势

✏️ 做练习题