已知某地1986年120名8岁男童身高均数bar(x)=123.02cm,S=4.79cm,估计(1)该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的百分比;(2)身高界于120cm-128cm者占该地8岁男孩总数的比例;(3)该地80%男孩身高集中在哪个范围?
已知某地1986年120名8岁男童身高均数$\bar{x}=123.02cm$,$S=4.79cm$,估计(1)该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的百分比;(2)身高界于120cm-128cm者占该地8岁男孩总数的比例;(3)该地80%男孩身高集中在哪个范围?
题目解答
答案
我们已知某地1986年120名8岁男童的身高数据:
- 样本均数 $\bar{x} = 123.02\,\text{cm}$
- 样本标准差 $S = 4.79\,\text{cm}$
假设该地8岁男童的身高服从正态分布(这是医学和统计学中常见的合理假设),即 $X \sim N(123.02, 4.79^2)$。
我们将使用标准正态分布(Z分布)来解题,通过标准化公式:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma} \approx \frac{X - \bar{x}}{S}$
(1)估计该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的百分比
我们要计算 $P(X > 130)$
步骤:
-
标准化:
$Z = \frac{130 - 123.02}{4.79} = \frac{6.98}{4.79} \approx 1.457$ -
查标准正态分布表,找 $P(Z > 1.457)$
先查 $P(Z < 1.457)$:
- $P(Z < 1.45) \approx 0.9265$
- $P(Z < 1.46) \approx 0.9279$
插值估算 $P(Z < 1.457) \approx 0.9275$
所以:
$P(Z > 1.457) = 1 - 0.9275 = 0.0725$
结论: 身高在130cm以上者约占 7.25%
(2)估计身高界于120cm到128cm者占该地8岁男孩总数的比例
即求 $P(120 < X < 128)$
步骤:
先标准化两个端点:
-
对于 $X = 120$:
$Z_1 = \frac{120 - 123.02}{4.79} = \frac{-3.02}{4.79} \approx -0.6305$ -
对于 $X = 128$:
$Z_2 = \frac{128 - 123.02}{4.79} = \frac{4.98}{4.79} \approx 1.0397$
查标准正态分布表:
-
$P(Z < -0.6305)$:由于对称,$P(Z < -0.63) \approx 1 - P(Z < 0.63)$
$P(Z < 0.63) \approx 0.7357$,所以 $P(Z < -0.63) \approx 1 - 0.7357 = 0.2643$
更精确点,$Z = -0.6305$,可近似为 0.2642
-
$P(Z < 1.0397)$:
$P(Z < 1.04) \approx 0.8508$,所以取 0.851
所以:
$P(120 < X < 128) = P(Z < 1.0397) - P(Z < -0.6305) \approx 0.851 - 0.2642 = 0.5868$
结论: 身高在120cm到128cm之间的比例约为 58.68%
(3)该地80%男孩身高集中在哪个范围?(即求中间80%的区间)
我们要找一个以均数为中心的区间,使得中间包含80%的个体。
即:找 $P(a < X < b) = 0.80$,且两侧各占10%(对称)
所以,对应的标准正态分布中,要找 $Z_{\alpha/2}$,使得:
$P(-z < Z < z) = 0.80 \Rightarrow P(Z < z) = 0.90$
查标准正态分布表,找累积概率为0.90的Z值:
- $P(Z < 1.28) \approx 0.8997$
- $P(Z < 1.29) \approx 0.9015$
插值得:$z \approx 1.282$
所以:
$X = \mu \pm z \cdot \sigma = 123.02 \pm 1.282 \times 4.79$
计算:
$1.282 \times 4.79 \approx 6.14$
所以区间为:
$123.02 - 6.14 = 116.88\,\text{cm}$
$123.02 + 6.14 = 129.16\,\text{cm}$
结论: 80%的男孩身高集中在 116.88 cm 到 129.16 cm 之间
最终答案:
(1)身高在130cm以上者约占 7.25%
(2)身高在120cm到128cm之间者约占 58.68%
(3)80%的男孩身高集中在 116.88 cm ~ 129.16 cm 的范围内
$\boxed{ \begin{aligned}&\text{(1) } 7.25\% \\&\text{(2) } 58.68\% \\&\text{(3) } 116.88\,\text{cm} \sim 129.16\,\text{cm}\end{aligned} }$