题目
36 单选题 考虑总体均值的95.44%置信区间,已知总体服从正态分布且标准差为10;要使得到的置信区间的半径不超过1,需要的最小样本容量为()。A. 400B. 100C. 1600D. 900
36 单选题 考虑总体均值的95.44%置信区间,已知总体服从正态分布且标准差为10;要使得到的置信区间的半径不超过1,需要的最小样本容量为()。
A. 400
B. 100
C. 1600
D. 900
题目解答
答案
A. 400
解析
本题考查正态总体均值的置信区间以及样本容量的计算。解题的关键在于明确正态总体均值置信区间的公式,根据置信水平确定对应的分位数,再结合置信区间半径的要求来计算所需的最小样本容量。
- 确定置信水平对应的分位数:
- 已知置信水平为$95.44\%$,即$1 - \alpha = 0.9544$,那么$\alpha = 1 - 0.9544 = 0.0456$,$\frac{\alpha}{2} = 0.0228$。
- 对于正态分布,$Z_{\frac{\alpha}{2}}$是标准正态分布的上$\frac{\alpha}{2}$分位数,通过查标准正态分布表或利用常见的分位数知识可知$Z_{0.0228} = 2$。
- 明确正态总体均值的置信区间公式:
- 当总体服从正态分布且标准差$\sigma$已知时,总体均值$\mu$的置信水平为$1 - \alpha$的置信区间为$(\overline{X} - Z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}, \overline{X} + Z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}})$,其中$\overline{X}$是样本均值,$\sigma$是总体标准差,$n$是样本容量。
- 该置信区间的半径$R = Z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$。
- 根据置信区间半径的要求计算最小样本容量:
- 已知总体标准差$\sigma = 10$,要求置信区间的半径$R\leqslant1$,即$Z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}\leqslant1$。
- 将$Z_{\frac{\alpha}{2}} = 2$,$\sigma = 10$代入不等式$2\times\frac{10}{\sqrt{n}}\leqslant1$。
- 解这个不等式:
- 首先对不等式进行变形,$\frac{20}{\sqrt{n}}\leqslant1$,两边同时乘以$\sqrt{n}$(因为$n>0$,不等号方向不变)得到$20\leqslant\sqrt{n}$。
- 两边再同时平方,可得$n\geqslant20^2 = 400$。
- 所以需要的最小样本容量$n = 400$。