题目
某进出口公司出口一种名茶,规定每包规格重量不低于150克,现在用不重复抽样的方法抽取1%进行检验,结果如下:每包重量(克) 包数148 - 149149 - 150150 - 151151 - 152 10 20 50 20 合计 100试计算:(1)以99.73%的概率估计这批茶叶平均每包的重量,以便确定是否达到重量规格的要求。(2)以同样的概率估计这批茶叶包装的合格率。
某进出口公司出口一种名茶,规定每包规格重量不低于150克,现在用不重复抽样的方法抽取1%进行检验,结果如下:
每包重量(克) | 包数 |
148 - 149 149 - 150 150 - 151 151 - 152 | 10 20 50 20 |
合计 | 100 |
试计算:
(1)以99.73%的概率估计这批茶叶平均每包的重量,以便确定是否达到重量规格的要求。
(2)以同样的概率估计这批茶叶包装的合格率。
题目解答
答案
解:
(1)
克 
克 
克
克这批茶叶平均每包重量在150.04~150.56克的概率为99.73%,可以确定这批茶叶平均每包重量达到了重量规格的要求。
(2) 




这批茶叶包装的合格率置信区间为56.32%--83.68%,置信水平为99.73%。
解析
本题主要考查了抽样分布中总体均值和总体合格率的区间估计,解题思路如下:
(1)估计这批茶叶平均每包的重量
- 计算样本均值 $\overline{x}$:
- 首先确定每组的组中值,分别为 $148.5$、$149.5$、$150.5$、$151.5$。
- 根据样本均值公式 $\overline{x}=\frac{\sum_{i = 1}^{k}x_{i}f_{i}}{\sum_{i = 1}^{k}f_{i}}$,其中 $x_{i}$ 是组中值,$f_{i}$ 是每组的频数,$k$ 是组数。
- 计算 $\sum_{i = 1}^{4}x_{i}f_{i}=148.5\times10 + 149.5\times20 + 150.5\times50 + 151.5\times20$
- $148.5\times10=1485$;
- $149.5\times20 = 2990$;
- $150.5\times50=7525$;
- $151.5\times20 = 3030$。
- 则 $\sum_{i = 1}^{4}x_{i}f_{i}=1485 + 2990+7525 + 3030=15030$。
- 又因为 $\sum_{i = 1}^{4}f_{i}=10 + 20+50 + 20 = 100$。
- 所以 $\overline{x}=\frac{15030}{100}=150.3$ 克。
- 计算样本方差 $s^{2}$:
- 根据样本方差公式 $s^{2}=\frac{\sum_{i = 1}^{k}(x_{i}-\overline{x})^{2}f_{i}}{\sum_{i = 1}^{k}f_{i}-1}$。
- 计算 $(148.5 - 150.3)^{2}\times10+(149.5 - 150.3)^{2}\times20+(150.5 - 150.3)^{2}\times50+(151.5 - 150.3)^{2}\times20$
- $(148.5 - 150.3)^{2}\times10=(-1.8)^{2}\times10 = 32.4$;
- $(149.5 - 150.3)^{2}\times20=(-0.8)^{2}\times20 = 12.8$;
- $(150.5 - 150.3)^{2}\times50=(0.2)^{2}\times50 = 2$;
- $(151.5 - 150.3)^{2}\times20=(1.2)^{2}\times20 = 28.8$。
- 则 $\sum_{i = 1}^{4}(x_{i}-\overline{x})^{2}f_{i}=32.4+12.8 + 2+28.8 = 76$。
- 所以 $s^{2}=\frac{76}{100 - 1}\approx0.76$。
- 计算抽样平均误差 $\mu_{\overline{x}}$:
- 已知抽样方法为不重复抽样,且抽取比例为 $1\%$,即 $\frac{n}{N}=0.01$,$n = 100$。
- 根据公式 $\mu_{\overline{x}}=\sqrt{\frac{s^{2}}{n}(1-\frac{n}{N})}$,可得 $\mu_{\overline{x}}=\sqrt{\frac{0.76}{100}(1 - 0.01)}\approx\sqrt{0.007524}\approx0.0867$ 克。
- 确定置信区间:
- 已知概率为 $99.73\%$,对应的 $z$ 值为 $3$(根据正态分布的性质)。
- 抽样极限误差 $\Delta_{\overline{x}}=z\mu_{\overline{x}}=3\times0.0867 = 0.26$ 克。
- 总体均值的置信区间为 $\overline{x}\pm\Delta_{\overline{x}}$,即 $150.3\pm0.26=(150.04,150.56)$ 克。
- 由于下限 $150.04$ 克大于规定的每包重量不低于 $150$ 克,所以可以确定这批茶叶平均每包重量达到了重量规格的要求。
(2)估计这批茶叶包装的合格率
- 计算样本合格率 $p$:
- 合格的包数为重量不低于 $150$ 克的包数,即 $50 + 20 = 70$ 包。
- 样本合格率 $p=\frac{n_{1}}{n}=\frac{70}{100}=0.7$,其中 $n_{1}$ 是合格的包数,$n$ 是样本总数。
- 计算抽样平均误差 $\mu_{p}$:
- 根据公式 $\mu_{p}=\sqrt{\frac{p(1 - p)}{n}(1-\frac{n}{N})}$。
- 代入 $p = 0.7$,$n = 100$,$\frac{n}{N}=0.01$,可得 $\mu_{p}=\sqrt{\frac{0.7\times(1 - 0.7)}{100}(1 - 0.01)}=\sqrt{\frac{0.7\times0.3}{100}\times0.99}=\sqrt{0.002079}\approx0.0456$。
- 确定置信区间:
- 已知概率为 $99.73\%$,对应的 $z$ 值为 $3$。
- 抽样极限误差 $\Delta_{p}=z\mu_{p}=3\times0.0456 = 0.1368$。
- 总体合格率的置信区间为 $p\pm\Delta_{p}$,即 $0.7\pm0.1368=(0.5632,0.8368)$,转化为百分数为 $56.32\% - 83.68\%$。