5.4 某居民小区共有居民 500 户,小区管理者准备采取一项新的供水设施,想了解居民是否赞成。采 取重复抽样方法随机抽取了 50 户,其中有 32 户赞成,18 户反对。(1) 求总体中赞成新措施的户数比例的置信区间,置信水平为 95%。(2) 如果小区管理者预计赞成的比例能达到 80%,要求估计误差不超过10%。应抽取多少户进行调查?
题目解答
答案
解析
考查要点:本题涉及统计学中的置信区间估计和样本量确定,需要掌握以下核心知识点:
- 比例的置信区间计算:包括样本比例、标准误差、临界值及有限总体校正因子的应用。
- 样本量计算:根据估计误差要求,结合比例和临界值确定所需样本量。
解题思路:
- 第(1)题:需计算总体赞成比例的95%置信区间。关键点在于:
- 样本比例的计算;
- 标准误差需考虑有限总体校正因子(因样本量占总体比例超过5%);
- 通过临界值(Z=1.96)和标准误差计算边际误差,最终得到置信区间。
- 第(2)题:根据给定的估计误差和比例,利用样本量公式反推所需样本量,注意结果需向上取整。
第(1)题
计算样本比例
样本中赞成户数为32,样本量$n=50$,则样本比例:
$\hat{p} = \frac{32}{50} = 0.64$
计算标准误差(考虑有限总体校正)
总体容量$N=500$,样本量$n=50$,校正因子为:
$\sqrt{\frac{N-n}{N-1}} = \sqrt{\frac{450}{499}} \approx 0.9496$
标准误差:
$SE = 0.9496 \times \sqrt{\frac{0.64 \times 0.36}{50}} \approx 0.9496 \times 0.0679 \approx 0.0645$
计算边际误差
临界值$Z_{\alpha/2}=1.96$,边际误差:
$ME = 1.96 \times 0.0645 \approx 0.1265$
确定置信区间
置信区间下限:
$0.64 - 0.1265 = 0.5135 \approx 51.37\%$
置信区间上限:
$0.64 + 0.1265 = 0.7665 \approx 76.63\%$
第(2)题
根据误差公式求解样本量
估计误差$E=0.10$,临界值$Z=1.96$,预计比例$p=0.8$,代入公式:
$E = Z \times \sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}$
解得:
$n = \frac{Z^2 \cdot p(1-p)}{E^2} = \frac{1.96^2 \cdot 0.8 \cdot 0.2}{0.10^2} \approx \frac{3.8416 \cdot 0.16}{0.01} \approx 61.47$
向上取整得$n=62$。