题目
用某仪器间接测量温度5次,得(单位:(}^circ mathrm{C))1250 1265 1245 1260 1275,假定温度 X sim N(mu, sigma^2),根据以往长期经验,已知测量精度 sigma = 11,总体温度真值 mu 的95%置信区间为()。Phi(1.96)= 0.975 ,Phi(1.64)= 0.95A. [1244.37, 1253.62]B. [1238.12, 1250.674]C. [1249.36, 1268.64]D. [1249.93, 1253.62]
用某仪器间接测量温度5次,得(单位:${}^{\circ} \mathrm{C}$)1250 1265 1245 1260 1275,假定温度 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,根据以往长期经验,已知测量精度 $\sigma = 11$,总体温度真值 $\mu$ 的95%置信区间为()。$\Phi(1.96)= 0.975$ ,$\Phi(1.64)= 0.95$
A. [1244.37, 1253.62]
B. [1238.12, 1250.674]
C. [1249.36, 1268.64]
D. [1249.93, 1253.62]
题目解答
答案
C. [1249.36, 1268.64]
解析
本题考查正态总体均值的区间估计。解题思路如下:
- 首先,我们需要计算样本均值$\bar{x}$,样本均值是样本数据的平均值,它可以作为总体均值$\mu$的一个估计值。
- 接着,根据给定的置信水平$1 - \alpha$,确定对应的临界值$z_{\frac{\alpha}{2}}$。在本题中,置信水平为$95\%$,即$1 - \alpha = 0.95$,那么$\alpha = 0.05$,$\frac{\alpha}{2}=0.025$,已知$\varPhi(1.96) = 0.975$,所以$z_{0.025}=1.96$。
- 然后,计算标准误差$\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,其中$\sigma$是总体标准差,$n$是样本容量。本题中$\sigma = 11$,$n = 5$。
- 最后,根据公式$\bar{x} \pm z_{\frac{\alpha}{2}} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$计算总体均值$\mu$的置信区间。
下面进行详细计算:
- 计算样本均值$\bar{x}$:
样本数据为$1250$,$1265$,$1245$,$1260$,$1275$,样本容量$n = 5$。
根据样本均值公式$\bar{x}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}x_{i}$,可得:
$\begin{align*}\bar{x}&=\frac{1250 + 1265 + 1245 + 1260 + 1275}{5}\\&=\frac{6295}{5}\\&= 1259\end{align*}$ - 确定临界值$z_{0.025}$:
已知置信水平为$95\%$,即$1 - \alpha = 0.95$,则$\alpha = 0.05$,$\frac{\alpha}{2}=0.025$。
因为$\varPhi(1.96) = 0.975$,所以$z_{0.025}=1.96$。 - 计算标准误差$\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$:
已知$\sigma = 11$,$n = 5$,则:
$\frac{\sigma}{\sqrt{n}}=\frac{11}{\sqrt{5}}\approx\frac{11}{2.236}\approx 4.918$ - 计算置信区间:
根据公式$\bar{x} \pm z_{\frac{\alpha}{2}} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,可得:
$\begin{align*}\bar{x} - z_{0.025} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}&=1259 - 1.96\times 4.918\\&=1259 - 9.63928\\&\approx 1249.36\\\bar{x} + z_{0.025} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}&=1259 + 1.96\times 4.918\\&=1259 + 9.63928\\&\approx 1268.64\end{align*}$
所以总体温度真值$\mu$的$95\%$置信区间为$[1249.36, 1268.64]$。