题目
设总体Xsim N(mu,9),已知样本容量为25,样本均值;记overline(x)=m;记u_(0.1)=a,u_(0.05)=b;t_(0.1)(24)=c,T_(0.1)(25)=d;t_(0.05)(24)=l,,t_(0.05)(25)=k,则U的置信度为0.9的置信区间为____(2分)
设总体
$X\sim N(\mu,9)$,
已知样本容量
为25,样本均
值;记
$\overline{x}=m$;记$u_{0.1}=a$,
$u_{0.05}=b$;$t_{0.1}(24)=c$,
$T_{0.1}(25)=d$;$t_{0.05}(24)=l$,
,$t_{0.05}(25)=k$
,则U的置信
度为0.9的置信
区间为____
(2分)
题目解答
答案
已知总体 $X \sim N(\mu, 9)$,样本容量 $n = 25$,样本均值 $\overline{x} = m$。总体标准差 $\sigma = 3$。
样本均值 $\overline{X}$ 的抽样分布为 $N\left(\mu, \frac{9}{25}\right)$,标准化后得:
\[
U = \frac{\overline{X} - \mu}{\frac{3}{5}} \sim N(0, 1)
\]
对于置信度为 0.9,双侧分位数为 $u_{0.05}$。
\[
P\left(-u_{0.05} < U < u_{0.05}\right) = 0.9
\]
解得置信区间:
\[
m - \frac{3}{5}b < \mu < m + \frac{3}{5}b
\]
其中,$b = u_{0.05}$。
**答案:**
\[
\boxed{m - \frac{3}{5}b < \mu < m + \frac{3}{5}b}
\]
解析
考查要点:本题主要考查正态总体均值的置信区间构造,涉及总体方差已知时使用标准正态分布的条件,以及分位数的选择。
解题核心思路:
- 判断使用分布类型:由于总体方差已知($\sigma^2=9$),直接使用标准正态分布(Z分布)构造置信区间,无需使用t分布。
- 确定分位数:置信度为0.9对应双侧分位数为$u_{0.05}$(题目中记为$b$)。
- 标准化与解不等式:通过样本均值的抽样分布,标准化后得到标准正态统计量,解不等式求出置信区间。
破题关键点:
- 区分总体方差已知与未知:已知方差时用Z分布,未知时用t分布。
- 正确选择分位数:双侧置信度0.9对应$\alpha=0.1$,分位数为$u_{0.05}$。
-
确定总体参数与抽样分布
总体$X \sim N(\mu, 9)$,即$\sigma = 3$。样本均值$\overline{X}$的抽样分布为:
$\overline{X} \sim N\left(\mu, \frac{9}{25}\right)$
标准化后得标准正态统计量:
$U = \frac{\overline{X} - \mu}{\frac{3}{5}} \sim N(0, 1)$ -
确定分位数与置信区间形式
置信度为0.9对应双侧分位数为$u_{0.05} = b$,满足:
$P\left(-b < U < b\right) = 0.9$
代入标准化表达式:
$-b < \frac{\overline{X} - \mu}{\frac{3}{5}} < b$ -
解不等式求置信区间
两边乘以$\frac{3}{5}$并移项,得:
$\overline{X} - \frac{3}{5}b < \mu < \overline{X} + \frac{3}{5}b$
代入$\overline{X} = m$,最终置信区间为:
$m - \frac{3}{5}b < \mu < m + \frac{3}{5}b$