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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:

  1. 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。
  2. 计算标准误:标准误为样本标准差除以样本量的平方根。
  3. 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。
  4. 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:
$\begin{align*}\text{下限} &= \bar{x} - \text{边际误差} = 73.55 - 1.809 \approx 71.74, \\\text{上限} &= \bar{x} + \text{边际误差} = 73.55 + 1.809 \approx 75.36.\end{align*}$

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