题目
1.设总体Xsim N(mu,sigma^2),其中参数mu未知,sigma^2已知,对给定的样本观测值,总体均值mu的置信区间长度l与置信水平1-α(0A. 当1-α变小时,l变大B. 当1-α变小时,l变小C. 当1-α变小时,l不变D. 1-α与l的关系不能确定
1.设总体$X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,其中参数$\mu$未知,$\sigma^{2}$已知,对给定的样本观测值,总体均值$\mu$的置信区间长度l与置信水平1-α(0<α><1)的关系为()
A. 当1-α变小时,l变大
B. 当1-α变小时,l变小
C. 当1-α变小时,l不变
D. 1-α与l的关系不能确定
题目解答
答案
B. 当1-α变小时,l变小
解析
考查要点:本题主要考查置信区间长度与置信水平的关系,需要理解置信区间公式的构成及其影响因素。
解题核心思路:
- 明确置信区间公式:对于正态总体均值$\mu$,当方差$\sigma^2$已知时,置信区间长度为$l = 2 z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$。
- 分析关键变量关系:置信水平$1-\alpha$的变化直接影响分位数$z_{\alpha/2}$的大小。
- 判断分位数变化趋势:当$1-\alpha$减小(即$\alpha$增大),$\alpha/2$增大,对应的分位数$z_{\alpha/2}$会减小,从而导致区间长度$l$减小。
破题关键点:
- 分位数与置信水平的反向关系:置信水平越高($1-\alpha$越大),分位数$z_{\alpha/2}$越大,区间长度$l$越长;反之,置信水平越低,分位数越小,区间长度越短。
总体均值$\mu$的置信区间公式为:
$\bar{X} \pm z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$
其中,置信区间长度$l$为:
$l = 2 z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$
关键分析步骤:
-
分位数$z_{\alpha/2}$的性质:
- $z_{\alpha/2}$是标准正态分布的上$\alpha/2$分位数,即满足$P(Z \geq z_{\alpha/2}) = \alpha/2$。
- 当$\alpha$增大时,$\alpha/2$增大,对应的分位数$z_{\alpha/2}$会减小。例如:
- 当$1-\alpha=95\%$($\alpha=0.05$),$z_{0.025} \approx 1.96$;
- 当$1-\alpha=90\%$($\alpha=0.10$),$z_{0.05} \approx 1.645$。
-
区间长度$l$的依赖关系:
- $l$与$z_{\alpha/2}$成正比。当$z_{\alpha/2}$减小,$l$随之减小。
- 因此,当置信水平$1-\alpha$减小时($\alpha$增大),$z_{\alpha/2}$减小,最终导致$l$减小。
结论:
当$1-\alpha$变小时,置信区间长度$l$变小,正确答案为B。