题目
八、设某机器生产的零件长度(单位:cm)Xsim N(mu,sigma^2),今抽取容量为16的样本,测得样本均值overline(x)=10,样本方差s^2=0.16.(1)求mu的置信度为0.95的置信区间;(2)检验假设H_(0):sigma^2leq0.1(显著性水平为0.05).(附注)t_(0.05)(16)=1.746,t_(0.05)(15)=1.753,t_(0.025)(15)=2.132,chi_(0.05)^2(16)=26.296,chi_(0.05)^2(15)=24.996,chi_(0.025)^2(15)=27.488.
八、设某机器生产的零件长度(单位:cm)$X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,今抽取容量为16的样本,测得样本均值$\overline{x}=10$,样本方差$s^{2}=0.16$.(1)求$\mu$的置信度为0.95的置信区间;(2)检验假设$H_{0}:\sigma^{2}\leq0.1$(显著性水平为0.05).
(附注)$t_{0.05}(16)=1.746$,$t_{0.05}(15)=1.753$,$t_{0.025}(15)=2.132$,
$\chi_{0.05}^{2}(16)=26.296$,$\chi_{0.05}^{2}(15)=24.996$,$\chi_{0.025}^{2}(15)=27.488$.
题目解答
答案
1. **求 $\mu$ 的置信区间**
使用 t 分布,公式为:
\[
\left( \overline{x} - t_{\alpha/2}(n-1) \frac{s}{\sqrt{n}}, \overline{x} + t_{\alpha/2}(n-1) \frac{s}{\sqrt{n}} \right)
\]
其中,$\overline{x} = 10$,$s = 0.4$,$n = 16$,$t_{0.025}(15) = 2.132$,$\frac{s}{\sqrt{n}} = 0.1$。
代入得:
\[
(10 - 2.132 \times 0.1, 10 + 2.132 \times 0.1) = (9.7868, 10.2132)
\]
**答案:**(9.7868, 10.2132)
2. **检验假设 $H_0: \sigma^2 \leq 0.1$**
检验统计量:
\[
\chi^2 = \frac{(n-1)s^2}{\sigma_0^2} = \frac{15 \times 0.16}{0.1} = 24
\]
拒绝域:$\chi^2 \geq \chi^2_{0.05}(15) = 24.996$。
因为 $24 < 24.996$,**接受 $H_0$**。
\[
\boxed{
\begin{array}{ll}
1. & (9.7868, 10.2132) \\
2. & \text{接受 } H_0: \sigma^2 \leq 0.1 \\
\end{array}
}
\]
解析
本题主要考查正态总体均值和方差的区间估计与假设检验相关知识。解题思路如下:
(1)求$\mu$的置信度为$0.95$的置信区间
当总体方差$\sigma^{2}$未知时,求正态总体均值$\mu$的置信区间,需要使用$t$分布。
- 首先明确$t$分布下$\mu$的置信区间公式为$\left( \overline{x} - t_{\alpha/2}(n - 1)\frac{s}{\sqrt{n}}, \overline{x} + t_{\alpha/2}(n - 1)\frac{s}{\sqrt{n}} \right)$,其中$\overline{x}$是样本均值,$s$是样本标准差,$n$是样本容量,$t_{\alpha/2}(n - 1)$是自由度为$n - 1$的$t$分布的上$\frac{\alpha}{2}$分位点。
- 已知样本容量$n = 16$,样本均值$\overline{x}=10$,样本方差$s^{2}=0.16$,则样本标准差$s=\sqrt{s^{2}}=\sqrt{0.16} = 0.4$。
- 置信度为$0.95$,则$\alpha=1 - 0.95 = 0.05$,$\frac{\alpha}{2}=0.025$,自由度$n - 1 = 16 - 1 = 15$,查附注可得$t_{0.025}(15) = 2.132$。
- 计算$\frac{s}{\sqrt{n}}=\frac{0.4}{\sqrt{16}}=\frac{0.4}{4}=0.1$。
- 将上述值代入置信区间公式可得:
$\overline{x} - t_{\alpha/2}(n - 1)\frac{s}{\sqrt{n}}=10 - 2.132\times0.1 = 10 - 0.2132 = 9.7868$
$\overline{x} + t_{\alpha/2}(n - 1)\frac{s}{\sqrt{n}}=10 + 2.132\times0.1 = 10 + 0.2132 = 10.2132$
所以$\mu$的置信度为$0.95$的置信区间为$(9.7868, 10.2132)$。
(2)检验假设$H_{0}:\sigma^{2}\leq0.1$(显著性水平为$0.05$)
对于正态总体方差的假设检验,使用$\chi^{2}$分布。
- 原假设$H_{0}:\sigma^{2}\leq0.1$,备择假设$H_{1}:\sigma^{2}>0.1$。
- 检验统计量为$\chi^{2}=\frac{(n - 1)s^{2}}{\sigma_{0}^{2}}$,其中$\sigma_{0}^{2}=0.1$,$n = 16$,$s^{2}=0.16$。
- 计算检验统计量的值:$\chi^{2}=\frac{(16 - 1)\times0.16}{0.1}=\frac{15\times0.16}{0.1}=24$。
- 确定拒绝域:在显著性水平$\alpha = 0.05$下,自由度为$n - 1 = 15$,查附注可得$\chi_{0.05}^{2}(15) = 24.996$,拒绝域为$\chi^{2}\geq\chi_{0.05}^{2}(15)=24.996$。
- 比较检验统计量的值和拒绝域:因为$24<24.996$,所以不落在拒绝域内,接受原假设$H_{0}$。