为调查某5443户城镇居民服装消费情况,采用简单随机不重复抽样调查了36户进行调查,得到平均消费支出y=649.72元,s2=304803试根据此估计: (1)该地区居民服装消费支出总额,并给出置信水平为95%的置信区间。 (2)如果希望服装平均消费支出的相对误差限不超过5%,则样本量至少应为多少?
为调查某5443户城镇居民服装消费情况,采用简单随机不重复抽样调查了36户进行调查,得到平均消费支出y=649.72元,s2=304803试根据此估计: (1)该地区居民服装消费支出总额,并给出置信水平为95%的置信区间。 (2)如果希望服装平均消费支出的相对误差限不超过5%,则样本量至少应为多少?
题目解答
答案
解析
考查要点:本题涉及简单随机不重复抽样下的总体总量估计及样本量确定,需掌握以下核心知识点:
- 总体总量估计:利用样本均值推算总体总量,并计算其置信区间;
- 有限总体校正因子:不放回抽样中方差的调整;
- 相对误差与样本量关系:根据相对误差要求确定最小样本量,需结合方差、置信水平等参数。
解题思路:
- 总量估计:通过样本均值计算总体总量,结合有限总体校正因子计算标准误,构造置信区间;
- 样本量确定:建立相对误差与样本量的关系式,代入已知参数求解最小样本量,注意有限总体的校正。
第(1)题
总体总量估计
总体总量估计量为:
$\hat{Y} = N \cdot \bar{y} = 5443 \times 649.72 = 3536425.96 \text{元}$
方差计算
样本均值方差(考虑有限总体校正):
$v(\bar{y}) = \frac{1 - \frac{n}{N}}{n} \cdot s^2 = \frac{1 - \frac{36}{5443}}{36} \times 304803 \approx 841.695$
总体总量方差:
$v(\hat{Y}) = N^2 \cdot v(\bar{y}) = 5443^2 \times 841.695$
标准误与置信区间
标准误:
$SE(\hat{Y}) = \sqrt{v(\hat{Y})} = 5443 \times \sqrt{841.695} \approx 499188$
置信区间:
$\hat{Y} \pm t_{\alpha/2} \cdot SE(\hat{Y}) = 3536425.96 \pm 1.96 \times 499188 \approx (2558029, 4514823)$
第(2)题
相对误差公式
相对误差限要求:
$\frac{t \cdot \sqrt{\frac{1 - \frac{n}{N}}{n} \cdot s^2}}{\bar{y}} \leq r$
代入 $r = 5\%$,整理得:
$n \geq \frac{t^2 \cdot s^2}{r^2 \cdot \bar{y}^2} \cdot \frac{N}{N - 1}$
计算最小样本量
计算初始样本量 $n_0$:
$n_0 = \frac{1.96^2 \times 304803}{0.05^2 \times 649.72^2} \approx 1110$
考虑有限总体校正:
$n = \frac{n_0}{1 + \frac{n_0}{N}} \approx \frac{1110}{1 + \frac{1110}{5443}} \approx 922$