某市调查学生患牙龈炎情况,已知以前调查结果患病率为25%,要求抽样误差为10%,需要调查的人数为( )A. 1000B. 800C. 400D. 600E. 1200
某市调查学生患牙龈炎情况,已知以前调查结果患病率为$25\%$,要求抽样误差为$10\%$,需要调查的人数为( ) A. 1000 B. 800 C. 400 D. 600 E. 1200
题目解答
答案
我们来一步步分析这道题:
题目信息:
-
已知学生患牙龈炎的患病率为:
$ p = 25\% = 0.25 $ -
要求抽样误差为:
$ \delta = 10\% = 0.10 $ -
需要计算样本量(调查人数):
$ n = ? $
解题思路:
这是一个关于比例抽样误差的问题。
在统计学中,对于总体比例的置信区间估计,抽样误差(即允许的误差范围)与样本量的关系如下:
$\delta = Z \cdot \sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}$
其中:
- $ \delta $ 是允许的抽样误差(这里是 0.10)
- $ Z $ 是标准正态分布的置信系数(通常取 1.96,对应 95% 置信水平)
- $ p $ 是已知的总体比例(这里是 0.25)
- $ n $ 是样本量(我们要求的)
步骤一:代入公式求解
$0.10 = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.25 \cdot (1 - 0.25)}{n}}$
$0.10 = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.25 \cdot 0.75}{n}} = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.1875}{n}}$
两边同时平方:
$0.01 = (1.96)^2 \cdot \frac{0.1875}{n}$
$0.01 = 3.8416 \cdot \frac{0.1875}{n}$
$0.01 = \frac{0.7203}{n}$
解这个方程:
$n = \frac{0.7203}{0.01} = 72.03$
步骤二:考虑整数样本量
由于样本量必须是整数,且我们希望误差不超过 10%,所以需要向上取整:
$n = \lceil 72.03 \rceil = 73$
但注意:题目中“抽样误差为10%”是否指绝对误差?
如果题目中“抽样误差为10%”是指相对误差(即误差是患病率的10%),那么:
$\delta = 0.10 \times 0.25 = 0.025$
再代入公式:
$0.025 = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.1875}{n}}$
平方后:
$0.000625 = 3.8416 \cdot \frac{0.1875}{n}$
$0.000625 = \frac{0.7203}{n}$
$n = \frac{0.7203}{0.000625} = 1152.48$
向上取整:
$n = \lceil 1152.48 \rceil = 1153$
最终结论:
根据题目描述,“抽样误差为10%”更可能是指绝对误差为10个百分点(即允许估计值与真实值的差不超过 ±10%),所以应使用第一种方法。
$\boxed{n = 73}$
答案:
题目中没有 73 这个选项,说明题中“抽样误差为10%”可能是指相对误差为10%,即误差是真实值的10%(即 0.025),那么:
$\boxed{n \approx 1153}$
最接近的选项是:
$\boxed{E. 1200}$
✅ 最终答案:E. 1200
解析
本题考查的是根据总体比例和抽样误差来计算所需的样本量,解题的关键在于理解抽样误差与样本量之间的关系,并运用相应的统计学公式进行计算。
已知学生患牙龈炎的患病率$p = 25\% = 0.25$,要求抽样误差$\delta$,这里我们先按相对误差来计算,即$\delta = 0.10\times0.25 = 0.025$,标准正态分布的置信系数$Z$通常取$1.96$(对应$95\%$置信水平),设需要调查的人数为$n$。
根据抽样误差与样本量的关系公式$\delta = Z \cdot \sqrt{\frac{p(1 - p)}{n}}$,将已知值代入可得:
$0.025 = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.25\times(1 - 0.25)}{n}}$
先计算根号内的值:$0.25\times(1 - 0.25)=0.25\times0.75 = 0.1875$,则方程变为$0.025 = 1.96 \cdot \sqrt{\frac{0.1875}{n}}$。
两边同时平方可得:$(0.025)^2=(1.96)^2\cdot\frac{0.1875}{n}$。
计算$(0.025)^2 = 0.000625$,$(1.96)^2 = 3.8416$,则方程进一步变为$0.000625 = 3.8416\cdot\frac{0.1875}{n}$。
即$0.000625=\frac{3.8416\times0.1875}{n}$,计算$3.8416\times0.1875 = 0.7203$,得到$0.000625=\frac{0.7203}{n}$。
通过交叉相乘求解$n$:$n=\frac{0.7203}{0.000625}=1152.48$。
由于样本量$n$必须为整数,且要保证误差不超过要求,所以需要向上取整,$n=\lceil1152.48\rceil = 1153$。