logo
  • write-homewrite-home-active首页
  • icon-chaticon-chat-activeAI 智能助手
  • icon-pluginicon-plugin-active浏览器插件
  • icon-subjecticon-subject-active学科题目
  • icon-uploadicon-upload-active上传题库
  • icon-appicon-app-active手机APP
首页
/
统计
题目

某厂生产的灯泡使用寿命寿命 X sim N(2250, 250^2) 分布,现进行质量检查,方法如下:任意挑若干个灯泡,如果这些灯泡的平均寿命超过 2200h,就认为该厂生产的灯泡质量合格,若要使检查能通过的概率超过 0.997,问至少应检查多少个灯泡?

某厂生产的灯泡使用寿命寿命 $X \sim N(2250, 250^2)$ 分布,现进行质量检查,方法如下:任意挑若干个灯泡,如果这些灯泡的平均寿命超过 2200h,就认为该厂生产的灯泡质量合格,若要使检查能通过的概率超过 0.997,问至少应检查多少个灯泡?

题目解答

答案

我们来逐步分析并解答这个题目。

题目已知条件:

  • 灯泡寿命 $ X \sim N(2250, 250^2) $

    • 即总体服从正态分布,均值 $ \mu = 2250 $ 小时
    • 标准差 $ \sigma = 250 $ 小时
  • 质量检查方法:

    • 随机抽取 $ n $ 个灯泡
    • 计算样本平均寿命 $ \bar{X} $
    • 如果 $ \bar{X} > 2200 $,则认为质量合格
  • 要求:检查通过的概率 > 0.997

    • 即 $ P(\bar{X} > 2200) > 0.997 $
  • 问:至少应检查多少个灯泡?(即求最小的 $ n $)

解题步骤:

第1步:样本均值的分布

根据正态分布的性质,若总体 $ X \sim N(\mu, \sigma^2) $,则样本均值 $ \bar{X} $ 也服从正态分布:

$\bar{X} \sim N\left( \mu, \frac{\sigma^2}{n} \right) = N\left( 2250, \frac{250^2}{n} \right)$

即:
$\bar{X} \sim N\left( 2250, \frac{62500}{n} \right)$

第2步:标准化,求概率

我们要求:
$P(\bar{X} > 2200) > 0.997$

将其标准化。令:
$Z = \frac{\bar{X} - 2250}{\sigma / \sqrt{n}} = \frac{\bar{X} - 2250}{250 / \sqrt{n}} \sim N(0,1)$

则:
$P(\bar{X} > 2200) = P\left( Z > \frac{2200 - 2250}{250 / \sqrt{n}} \right) = P\left( Z > \frac{-50}{250 / \sqrt{n}} \right) = P\left( Z > -\frac{\sqrt{n}}{5} \right)$

我们要求:
$P\left( Z > -\frac{\sqrt{n}}{5} \right) > 0.997$

第3步:利用标准正态分布表

我们记:
$P(Z > -a) > 0.997 \quad \text{其中} \quad a = \frac{\sqrt{n}}{5}$

由于标准正态分布对称,有:
$P(Z > -a) = P(Z < a) \quad \text{(因为对称性)}$

所以:
$P(Z < a) > 0.997$

查标准正态分布表,找使得 $ \Phi(a) > 0.997 $ 的最小 $ a $

我们知道:

  • $ \Phi(2.75) \approx 0.9970 $

更精确地:

  • $ \Phi(2.75) = 0.99702 $
  • $ \Phi(2.74) \approx 0.99693 $

所以要使 $ \Phi(a) > 0.997 $,需:
$a > 2.75$

即:
$\frac{\sqrt{n}}{5} > 2.75 \quad \Rightarrow \quad \sqrt{n} > 13.75 \quad \Rightarrow \quad n > (13.75)^2 = 189.0625$

因此,最小的整数 $ n $ 满足 $ n \geq 190 $

答案:

$\boxed{190}$

结论:

为了使检查通过的概率超过 0.997(即灯泡平均寿命超过 2200 小时的概率大于 0.997),至少应检查 190 个灯泡。

解析

本题考查正态分布的性质以及标准正态分布的应用。解题的关键思路是先根据总体正态分布推出样本均值的分布,再将样本均值进行标准化处理,最后利用标准正态分布表来确定满足条件的样本数量。

  1. 确定样本均值的分布:
    已知灯泡寿命$X \sim N(2250, 250^2)$,即总体均值$\mu = 2250$,总体标准差$\sigma = 250$。根据正态分布的性质,若总体$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,从中抽取$n$个样本,则样本均值$\bar{X}$服从正态分布$\bar{X} \sim N\left( \mu, \frac{\sigma^2}{n} \right)$。
    将$\mu = 2250$,$\sigma = 250$代入可得$\bar{X} \sim N\left( 2250, \frac{250^2}{n} \right)=N\left( 2250, \frac{62500}{n} \right)$。
  2. 对样本均值进行标准化:
    令$Z = \frac{\bar{X} - \mu}{\sigma / \sqrt{n}}=\frac{\bar{X} - 2250}{250 / \sqrt{n}}$,则$Z$服从标准正态分布$N(0,1)$。
    我们要求$P(\bar{X} > 2200) > 0.997$,将其标准化:
    $\begin{align*}P(\bar{X} > 2200)&= P\left( \frac{\bar{X} - 2250}{250 / \sqrt{n}} > \frac{2200 - 2250}{250 / \sqrt{n}} \right)\\&= P\left( Z > \frac{-50}{250 / \sqrt{n}} \right)\\&= P\left( Z > -\frac{\sqrt{n}}{5} \right)\end{align*}$
    所以$P\left( Z > -\frac{\sqrt{n}}{5} \right) > 0.997$。
  3. 利用标准正态分布的对称性:
    由于标准正态分布关于$y$轴对称,所以$P(Z > -a)=P(Z < a)$,令$a = \frac{\sqrt{n}}{5}$,则$P(Z < a) > 0.997$。
    查标准正态分布表,$\varPhi(2.75) \approx 0.9970$,$\varPhi(2.74) \approx 0.99693$,要使$\varPhi(a) > 0.997$,则$a > 2.75$。
  4. 求解样本数量$n$:
    因为$a = \frac{\sqrt{n}}{5}$,所以$\frac{\sqrt{n}}{5} > 2.75$,两边同时乘以$5$得到$\sqrt{n} > 13.75$,两边再同时平方可得$n > 13.75^2 = 189.0625$。
    由于$n$为灯泡个数,必须为整数,所以$n$取最小整数为$190$。

相关问题

  • 下列哪项属于常见的池化方式。()A. 协方差池化B. 方差池化C. 反向传播D. 最大池化

  • 假定用于分析的数据包含属性age.数据元组[1]中age的值如下(按递增序):13,15,16,16,19,20,20,21,22,22,25,25,25,30,33,33,35,35,36,40,45,46,52,70, 问题:使用按箱平均值平滑方法对上述数据进行平滑,箱的深度为3。第二个箱子值为:A. 18.3B. 22。6C. 26。8D. 27。9

  • 下列说法正确的是()A. 方差数值上等于各个数据与样本方差之差的平方和之平均数B. 协方差和方差的计算方式完全一致C. 协方差衡量了多个变量的分布D. 方差描述了样本数据的波动程度

  • {15分)常规情况下,下列不属于人口学变量的是A. 民族B. 收入C. 年龄D. 睡眠时间E. 性别

  • 请你从下表中找出1~100中所有质数.并数一数一共多少个. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

  • 以下几种数据挖掘功能中,〔〕被广泛的用于购物篮分析.A. 关联分析B. 分类和预测C. 聚类分析D. 演变分析

  • 下列说法正确的是()A. 方差数值上等于各个数据与样本方差之差的平方和之平均数B. 协方差衡量了多个变量的分布C. 协方差和方差的计算方式完全一致D. 方差描述了样本数据的波动程度

  • 可以从最小化每个类簇的方差这一视角来解释K均值聚类的结果,下面对这一视角描述正确的A. 每个样本数据分别归属于与其距离最远的聚类质心所在聚类集合B. 每个簇类的质心累加起来最小C. 最终聚类结果中每个聚类集合中所包含数据呈现出来差异性最大D. 每个簇类的方差累加起来最小

  • {1.5分)确定研究总体和样本时,不需要考虑A. 立题依据B. 样本量C. 抽样方法D. 目标总体E. 纳入及排除标准

  • 44.2021年,我国人均预期寿命提高到了()。A. 78岁B. 79岁C. 78.2岁D. 79.2岁

  • 像从性不好的资料是()A. 由于死亡或者其他原因不能继续试验B. 能按照试验规定要求完成实验C. 重复参加试验D. 由于纳入标准不合格导致选择的研究对象不符合试验要求E. 能完成试验但是不能按照规定要求完成试验

  • 对研究对象制定明确的纳入标准和排除标准,是为了保证样本的A. 可靠性B. 可行性C. 代表性D. 合理性E. 科学性

  • 48皮尔逊相关系数的取值范围为0到正无穷。()A. 错误B. 正确

  • 2024年,我国每天大约有( )个小包裹往来于中国和世界各国之间A. 800万B. 1100万C. 1000万D. 900万

  • 下列哪项属于常见的池化方式。()A. 反向传播B. 最大池化C. 方差池化D. 协方差池化

  • 皮尔逊相关系数的取值范围为0到正无穷。()A. 正确B. 错误

  • 下列关于回归分析的描述不正确的是()A. 回归分析模型可分为线性回归模型和非线性回归模型B. 回归分析研究不同变量之间存在的关系()C. 刻画不同变量之间关系的模型统称为线性回归模型D. 回归分析研究单个变量的变化情况

  • 重测信度用重测相关系数来表示,相关系数越趋近于下列哪一数值时,则重测信度越高A. 1B. 0.7C. 2D. 3

上一页下一页
logo
广州极目未来文化科技有限公司
注册地址:广州市黄埔区揽月路8号135、136、137、138房
关于
  • 隐私政策
  • 服务协议
  • 权限详情
学科
  • 医学
  • 政治学
  • 管理
  • 计算机
  • 教育
  • 数学
联系我们
  • 客服电话: 010-82893100
  • 公司邮箱: daxuesoutijiang@163.com
  • qt

©2023 广州极目未来文化科技有限公司 粤ICP备2023029972号    粤公网安备44011202002296号