总体均值μ的区间估计中,下面说法中,正确的是()A. 置信度1-α一定时,样本容量增加,则置信区间的长度变长B. 置信度1-α一定时,样本容量增加,则置信区间的长度变短C. 置信度1-α变小,则置信区间的长度变短D. 置信度1-α变大,则置信区间的长度变短
A. 置信度1-α一定时,样本容量增加,则置信区间的长度变长
B. 置信度1-α一定时,样本容量增加,则置信区间的长度变短
C. 置信度1-α变小,则置信区间的长度变短
D. 置信度1-α变大,则置信区间的长度变短
题目解答
答案
解析
本题考查总体均值μ的区间估计中置信度、样本容量与置信区间长度之间的关系。解题的关键在于明确置信区间长度的计算公式,并分析置信度和样本容量对其的影响。
1. 明确置信区间长度的计算公式
在总体均值μ的区间估计中,当总体方差$\sigma^2$已知时,总体均值$\mu$的置信度为$1 - \alpha$的置信区间为$(\overline{X} - z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}, \overline{X} + z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}})$,其中$\overline{X}$是样本均值,$z_{\frac{\alpha}{2}}$是标准正态分布的上$\frac{\alpha}{2}$分位点,$\sigma$是总体标准差,$n$是样本容量。
置信区间的长度$L$为:
$L = (\overline{X} + z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}) - (\overline{X} - z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}})$
$L = 2z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$
2. 分析置信度$1 - \alpha$一定时,样本容量$n$对置信区间长度$L$的影响
当置信度$1 - \alpha$一定时,$z_{\frac{\alpha}{2}}$是一个确定的值,总体标准差$\sigma$通常也视为固定值。
此时,置信区间长度$L = 2z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,$L$与$\sqrt{n}$成反比。
当样本容量$n$增加时,$\sqrt{n}$增大,那么$\frac{1}{\sqrt{n}}$减小,所以$L = 2z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$减小,即置信区间的长度变短。故选项A错误,选项B正确。
3. 分析置信度$1 - \alpha$变化时,对置信区间长度$L$的影响
当置信度$1 - \alpha$变大时,$\alpha$变小,$\frac{\alpha}{2}$也变小,$z_{\frac{\alpha}{2}}$增大。
因为$L = 2z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,$z_{\frac{\alpha}{2}}$增大,所以$L$增大,即置信区间的长度变长。
当置信度$1 - \alpha$变小时,$\alpha$变大,$\frac{\alpha}{2}$也变大,$z_{\frac{\alpha}{2}}$减小。
因为$L = 2z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,$z_{\frac{\alpha}{2}}$减小,所以$L$减小,即置信区间的长度变短。故选项C正确,选项D错误。