平均数问题、总分数与平均数的关系

𝔁 代数初步与方程·
⭐⭐⭐

🎯 学习目标

  • 理解平均数的定义及其与总分数之间的关系
  • 能根据平均数和人数求出总分数,或根据总分数和人数求出平均数
  • 会用方程解决涉及平均数变化的实际问题

📚 核心概念

平均数是反映一组数据集中趋势的重要统计量。在数学中,算术平均数(简称平均数)是指所有数据的总和除以数据的个数。例如,某班5名学生的数学成绩分别是80、85、90、95、100分,那么他们的平均分就是:

平均数=80+85+90+95+1005=4505=90\text{平均数} = \frac{80 + 85 + 90 + 95 + 100}{5} = \frac{450}{5} = 90

从这个例子可以看出,总分数 = 平均数 × 人数,这是解决平均数问题的关键关系式。反过来,如果知道总分数和人数,也可以求出平均数:

平均数=总分数人数\text{平均数} = \frac{\text{总分数}}{\text{人数}}

在实际问题中,常常会出现“加入新数据后平均数变化”的情况。这时,我们可以先算出原来的总分数,再加上新数据得到新的总分数,再除以新的人数,从而求出新的平均数。这种思路常用于列方程解应用题。

📝 关键公式

  • 平均数公式平均数=总分数个数\text{平均数} = \dfrac{\text{总分数}}{\text{个数}}
    示例:3次测验得分分别为70、80、90,则平均分为 70+80+903=80\dfrac{70+80+90}{3} = 80

  • 总分数公式总分数=平均数×个数\text{总分数} = \text{平均数} \times \text{个数}
    示例:全班20人平均分85分,则总分数为 85×20=170085 \times 20 = 1700 分。

  • 新平均数计算:加入一个新数据 xx 后,新平均数为 原总分数+x原个数+1\dfrac{\text{原总分数} + x}{\text{原个数} + 1}
    示例:原4人平均分75,加入一人得95分,则新平均数为 75×4+955=3955=79\dfrac{75 \times 4 + 95}{5} = \dfrac{395}{5} = 79

💡 经典例题

例题1(基础):某小组6名同学的平均身高是150厘米,后来又加入一名身高162厘米的同学。求现在7人的平均身高。

解题过程

  1. 先求原来6人的总身高:150×6=900150 \times 6 = 900(厘米)。
  2. 加入新同学后,总身高变为:900+162=1062900 + 162 = 1062(厘米)。
  3. 现在有7人,所以新平均身高为:10627=151.71\dfrac{1062}{7} = 151.71(厘米)(保留两位小数)。

例题2(进阶):小明前4次数学测验的平均分是82分。如果他希望5次测验的平均分达到85分,那么第5次至少要考多少分?

解题过程

  1. 设第5次考了 xx 分。
  2. 前4次总分为:82×4=32882 \times 4 = 328 分。
  3. 5次总分应为:85×5=42585 \times 5 = 425 分。
  4. 列方程:328+x=425328 + x = 425
  5. 解得:x=425328=97x = 425 - 328 = 97
  6. 所以第5次至少要考97分。

⚠️ 易错点

  • 混淆“总分数”和“平均数”:学生常直接用平均数参与加减运算,而忘记先乘以人数得到总分数。避免方法:牢记“总分数 = 平均数 × 个数”。

  • 忽略人数变化:当增加或减少数据时,忘记更新总个数。避免方法:每次变动后重新确认“新总分数 ÷ 新个数”。

  • 设未知数错误:在列方程时,把平均数设为未知数而不是具体分数。避免方法:明确题目要求的是哪一次的具体得分,设该得分为 xx

  • 计算粗心:如 85×585 \times 5 算错成420。避免方法:关键步骤验算,或用估算检查合理性(如85×5应接近400多)。

  • 单位遗漏或混淆:如身高用“厘米”,分数用“分”,但答题时未写单位。避免方法:养成“数值+单位”一起写的习惯。

💡 例题

1

某班进行数学测验,全班同学的平均成绩是82分。批改完试卷后,发现有两个同学的分数登记错了:一个是88分登记成了78分,另一个是65分登记成了45分。重新计算后,全班同学的平均成绩变成了84分。请问这个班有多少名同学?

设班级有n名同学。

  • 错误登记下的总分 = 82n(因报告平均为82分)。
  • 第一个同学:88分记为78分 → 真实分数比登记多10分;
  • 第二个同学:65分记为45分 → 真实分数比登记多20分;
  • 因此,真实总分 = 错误总分 + 10 + 20 = 82n + 30。
  • 重新计算后平均为84分,故真实总分 = 84n。 列方程: 84n = 82n + 30 ⇒ 2n = 30 ⇒ n = 15。 验证:
  • 错误总分 = 82 × 15 = 1230;
  • 真实总分 = 1230 + 30 = 1260;
  • 修正后平均 = 1260 ÷ 15 = 84 ✓
2

有一组编号的卡片,其中写有数字1的卡片有1张,写有数字2的卡片有2张,……,以此类推,直到写有数字n,n,的卡片有nn张,这里nn是一个正整数。如果这组卡片的平均值是2017,求n,n,

卡片总数为1+2+3++n=n(n+1)2,1 + 2 + 3 + \dots + n = \frac{n(n + 1)}{2},,所有卡片上的数字之和为

12+22+32++n2=n(n+1)(2n+1)6.1^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + n^2 = \frac{n(n + 1)(2n + 1)}{6}.

因此,每张卡片的平均值为

n(n+1)(2n+1)6n(n+1)2=2n+13.\frac{\frac{n(n + 1)(2n + 1)}{6}}{\frac{n(n + 1)}{2}} = \frac{2n + 1}{3}.

令该式等于2017,解得n=3025.n = \boxed{3025}.

✏️ 练习

1

有一组编号的卡片,其中写有数字1的卡片有1张,写有数字2的卡片有2张,……,以此类推,直到写有数字n,n,的卡片有nn张,其中nn是某个正整数。如果这组卡片的平均值是2017,求n,n,

2

要进入代数课,学生在预备代数课四个季度的平均分至少要是83%83\%。如果小明在前三个季度的成绩分别是82%82\%77%77\%75%75\%,那么他在第四个季度至少要考多少分,才能升入代数课?