题目
设某种清漆的9个样品,其干燥时间(以小时计)分别为6.0,5.7,5.8,6.5,7.0,6.3,5.6,6.1,5.0。设干燥时间总体服从正态分布,求μ的置信度为0.95的置信区间。(1)若由以往经验知σ=0.6(小时)(2)若σ为未知
设某种清漆的9个样品,其干燥时间(以小时计)分别为6.0,5.7,5.8,6.5,7.0,6.3,5.6,6.1,5.0。设干燥时间总体服从正态分布,求μ的置信度为0.95的置信区间。(1)若由以往经验知σ=0.6(小时)(2)若σ为未知
题目解答
答案
解:(1)样本均值=6.0,z0.025=1.96,σ=0.6,置信区间为(5.608,6.392) (2)样本均值=6.0,t0.025=2.3060,s=0.574,置信区间为(5.558,6.442)
解析
考查要点:本题主要考查正态总体均值的置信区间估计,涉及两种情况:已知总体标准差σ和未知σ。需要掌握Z分布和t分布的应用条件及计算步骤。
解题核心思路:
- 确定分布类型:根据σ是否已知,选择Z分布或t分布。
- 计算样本均值:作为置信区间的中心。
- 查临界值:根据置信度和自由度(若用t分布)确定临界值。
- 代入公式计算区间:分别用Z或t临界值、标准差、样本量计算误差范围。
破题关键点:
- 区分σ已知与未知:σ已知时用Z,未知时用t。
- 正确计算样本标准差:注意自由度为n-1。
- 精确查表:Z值和t值需对应正确的分位数和自由度。
(1)已知σ=0.6
计算样本均值
$\bar{x} = \frac{6.0 + 5.7 + 5.8 + 6.5 + 7.0 + 6.3 + 5.6 + 6.1 + 5.0}{9} = 6.0$
确定临界值
置信度0.95对应双侧α=0.05,查标准正态分布表得:
$z_{0.025} = 1.96$
计算置信区间
$\text{置信区间} = \bar{x} \pm z_{\alpha/2} \cdot \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 6.0 \pm 1.96 \cdot \frac{0.6}{3} = 6.0 \pm 0.392$
即区间为 $(5.608, 6.392)$。
(2)σ未知
计算样本标准差
样本方差:
$s^2 = \frac{\sum (x_i - \bar{x})^2}{n-1} = \frac{2.64}{8} = 0.33 \quad \Rightarrow \quad s = \sqrt{0.33} \approx 0.574$
确定临界值
自由度 $df = n-1 = 8$,查t分布表得:
$t_{0.025,8} = 2.3060$
计算置信区间
$\text{置信区间} = \bar{x} \pm t_{\alpha/2,df} \cdot \frac{s}{\sqrt{n}} = 6.0 \pm 2.3060 \cdot \frac{0.574}{3} = 6.0 \pm 0.441$
即区间为 $(5.558, 6.442)$。