题目
测得某地150名正常人脉搏的均数为73.55次/分,标准差为11.30次/分,试估计该地正常人脉搏总体均数的95%可信区间。
测得某地150名正常人脉搏的均数为73.55次/分,标准差为11.30次/分,试估计该地正常人脉搏总体均数的95%可信区间。
题目解答
答案
为了估计该地正常人脉搏总体均数的95%可信区间,我们可以使用以下公式:
\[
\text{可信区间} = \left( \bar{x} - t_{\alpha/2, n-1} \frac{s}{\sqrt{n}}, \bar{x} + t_{\alpha/2, n-1} \frac{s}{\sqrt{n}} \right)
\]
其中:
- $\bar{x}$ 是样本均数,为73.55次/分。
- $s$ 是样本标准差,为11.30次/分。
- $n$ 是样本量,为150。
- $t_{\alpha/2, n-1}$ 是t分布的双侧界值,对于95%的可信区间,$\alpha = 0.05$,所以$\alpha/2 = 0.025$,自由度 $n-1 = 149$。
由于样本量较大(n=150),t分布接近标准正态分布,我们可以使用标准正态分布的界值 $z_{0.025} = 1.96$ 来近似 $t_{0.025, 149}$。
现在,我们可以将这些值代入公式中:
\[
\text{可信区间} = \left( 73.55 - 1.96 \frac{11.30}{\sqrt{150}}, 73.55 + 1.96 \frac{11.30}{\sqrt{150}} \right)
\]
首先,计算标准误:
\[
\frac{11.30}{\sqrt{150}} \approx \frac{11.30}{12.247} \approx 0.923
\]
然后,计算 margin of error:
\[
1.96 \times 0.923 \approx 1.809
\]
最后,计算可信区间:
\[
\text{下限} = 73.55 - 1.809 \approx 71.741
\]
\[
\text{上限} = 73.55 + 1.809 \approx 75.359
\]
因此,该地正常人脉搏总体均数的95%可信区间为 $\boxed{(71.74, 75.36)}$ 次/分。
解析
考查要点:本题主要考查总体均数的可信区间估计,涉及t分布与正态分布的应用选择以及计算步骤的理解。
解题核心思路:
- 判断使用t分布还是z分布:由于总体方差未知,通常应使用t分布。但当样本量较大(n≥30)时,t分布接近正态分布,可用z值近似。
- 计算标准误:标准误为样本标准差除以样本量的平方根。
- 确定临界值:根据置信水平(95%)和自由度(n-1)查找临界值,或用z值近似。
- 代入公式计算区间:通过样本均数加减临界值与标准误的乘积,得到可信区间。
破题关键点:
- 样本量较大时,用z值简化计算(本题n=150,自由度149,t值与z值差异可忽略)。
- 正确区分标准差与标准误,避免混淆。
步骤1:确定适用分布与临界值
- 总体方差未知,理论上应使用t分布,但样本量n=150较大,自由度df=149,此时t分布与标准正态分布接近,可用z值近似。
- 95%可信区间对应双侧α=0.05,临界值为z₀.₀₂₅=1.96。
步骤2:计算标准误
标准误公式为:
$\text{标准误} = \frac{s}{\sqrt{n}} = \frac{11.30}{\sqrt{150}} \approx \frac{11.30}{12.247} \approx 0.923$
步骤3:计算边际误差
边际误差公式为:
$\text{边际误差} = z_{\alpha/2} \times \text{标准误} = 1.96 \times 0.923 \approx 1.809$
步骤4:确定可信区间
下限和上限分别为:
$\begin{align*}\text{下限} &= \bar{x} - \text{边际误差} = 73.55 - 1.809 \approx 71.74, \\\text{上限} &= \bar{x} + \text{边际误差} = 73.55 + 1.809 \approx 75.36.\end{align*}$