题目
28.设总体X服从正态分布N(μ,1),其中μ为未知参数,从总体X中抽取容量为16的样本,样本均值overline(X)=5,则总体均值μ的95%的置信区间为____。(Z0.025=1.96)
28.设总体X服从正态分布N(μ,1),其中μ为未知参数,从总体X中抽取容量为16的样本,样本均值$\overline{X}$=5,则总体均值μ的95%的置信区间为____。
(Z0.025=1.96)
题目解答
答案
已知条件:
- 样本均值 $\overline{x} = 5$,
- 总体方差 $\sigma^2 = 1$(标准差 $\sigma = 1$),
- 样本容量 $n = 16$,
- 置信水平 $1 - \alpha = 0.95$($\alpha = 0.05$),
- 临界值 $Z_{0.025} = 1.96$。
置信区间公式:
\[
\overline{x} \pm Z_{\frac{\alpha}{2}} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}
\]
代入数值:
\[
5 \pm 1.96 \times \frac{1}{\sqrt{16}} = 5 \pm 1.96 \times 0.25 = 5 \pm 0.49
\]
计算结果:
\[
(5 - 0.49, 5 + 0.49) = (4.51, 5.49)
\]
**答案:** $\boxed{(4.51, 5.49)}$
解析
考查要点:本题主要考查正态总体均值的置信区间估计,重点在于理解并应用总体方差已知时的置信区间公式。
解题核心思路:
- 确定使用Z分布:由于总体方差已知(σ²=1),且样本来自正态分布,因此直接使用标准正态分布构造置信区间。
- 代入公式计算:利用置信区间公式 $\overline{x} \pm Z_{\frac{\alpha}{2}} \cdot \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,将已知数据代入即可。
破题关键点:
- 区分Z分布与t分布:若总体方差未知,需用样本方差并改用t分布,但本题方差已知,直接使用Z分布。
- 正确计算标准误差:标准误差为 $\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,需注意分母是样本容量的平方根。
步骤1:明确已知条件
- 样本均值 $\overline{x} = 5$
- 总体方差 $\sigma^2 = 1$(标准差 $\sigma = 1$)
- 样本容量 $n = 16$
- 置信水平 $1 - \alpha = 0.95$(对应 $\alpha = 0.05$)
- 临界值 $Z_{0.025} = 1.96$
步骤2:写出置信区间公式
总体均值μ的置信区间公式为:
$\overline{x} \pm Z_{\frac{\alpha}{2}} \cdot \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$
步骤3:代入数值计算
- 计算标准误差:
$\frac{\sigma}{\sqrt{n}} = \frac{1}{\sqrt{16}} = \frac{1}{4} = 0.25$ - 计算置信区间半宽:
$Z_{0.025} \cdot 0.25 = 1.96 \times 0.25 = 0.49$ - 确定置信区间:
$5 \pm 0.49 \quad \Rightarrow \quad (5 - 0.49, 5 + 0.49) = (4.51, 5.49)$