实验室有两瓶 NaCl 试剂,标签上未标明出厂批号,为了判断这两瓶试剂含 Cl− 的质量分数是否有显著性差异,某人用莫尔法对它们进行测定,wCl− 结果如下:A 瓶 60.52%,60.41%,60.43%,60.45%B 瓶 60.15%,60.15%,60.05%,60.08%问置信度为 90% 时,两瓶试剂 Cl− 的质量分数是否有显著性差异?
实验室有两瓶 NaCl 试剂,标签上未标明出厂批号,为了判断这两瓶试剂含 Cl− 的质量分数是否有显著性差异,某人用莫尔法对它们进行测定,wCl− 结果如下:
A 瓶 60.52%,60.41%,60.43%,60.45%
B 瓶 60.15%,60.15%,60.05%,60.08%
问置信度为 90% 时,两瓶试剂 Cl− 的质量分数是否有显著性差异?
题目解答
答案
存在显著性差异
解析
考查要点:本题主要考查独立样本t检验的应用,用于判断两组数据的均值是否存在显著性差异。关键在于正确计算t值并判断其是否超过临界值。
解题核心思路:
- 确定检验类型:两组数据独立,选择独立样本t检验。
- 方差齐性判断:通过计算方差比判断是否满足方差齐性,决定是否使用合并方差。
- 计算t值:根据均值差、标准误计算t值。
- 比较临界值:结合自由度和显著性水平(α=0.10)判断是否拒绝原假设。
破题关键点:
- 正确计算均值和标准差是基础。
- 方差齐性假设直接影响合并方差的计算。
- t值与临界值的对比直接决定结论。
步骤1:计算均值与标准差
-
A瓶:
$\bar{x}_A = \frac{60.52 + 60.41 + 60.43 + 60.45}{4} = 60.4525\%$
$s_A^2 = \frac{(0.0675)^2 + (-0.0425)^2 + (-0.0225)^2 + (-0.0025)^2}{3} \approx 0.002291$
$s_A \approx 0.04786$ -
B瓶:
$\bar{x}_B = \frac{60.15 + 60.15 + 60.05 + 60.08}{4} = 60.1075\%$
$s_B^2 = \frac{(0.0425)^2 + (0.0425)^2 + (-0.0575)^2 + (-0.0275)^2}{3} \approx 0.002558$
$s_B \approx 0.05058$
步骤2:方差齐性检验
方差比 $s_A^2 / s_B^2 \approx 0.9$,接近1,假设方差齐性成立。
步骤3:计算合并方差
$s_p^2 = \frac{(n_A-1)s_A^2 + (n_B-1)s_B^2}{n_A + n_B - 2} = \frac{3 \times 0.002291 + 3 \times 0.002558}{6} \approx 0.0024245$
步骤4:计算t值
$t = \frac{\bar{x}_A - \bar{x}_B}{\sqrt{s_p^2 \left( \frac{1}{n_A} + \frac{1}{n_B} \right)}} = \frac{60.4525 - 60.1075}{\sqrt{0.0024245 \times \left( \frac{1}{4} + \frac{1}{4} \right)}} \approx 9.907$
步骤5:判断临界值
自由度 $df = n_A + n_B - 2 = 6$,显著性水平 $\alpha = 0.10$(双侧),临界值 $t_{\text{临界}} = 1.943$。
计算得 $t = 9.907 > 1.943$,拒绝原假设。