题目
设总体 X 服从正态分布 N(mu, sigma^2),且 sigma^2 已知,(X_1, X_2, ldots, X_n) 为其样本,overline(X) 为样本均值,S 为样本标准差,则对于假设检验问题为 H_0: mu = mu_0,H_1: mu neq mu_0,则应选用的检验统计量是()A. (overline(X)-mu_0)/(sigma/sqrt(n))B. (overline(X)-mu_0)/(sigma/sqrt(n-1))C. (overline(X)-mu_0)/(s/sqrt(n-1))D. (overline(X)-mu_0)/(s/sqrt(n))
设总体 $X$ 服从正态分布 $N(\mu, \sigma^2)$,且 $\sigma^2$ 已知,$(X_1, X_2, \ldots, X_n)$ 为其样本,$\overline{X}$ 为样本均值,$S$ 为样本标准差,则对于假设检验问题为 $H_0: \mu = \mu_0$,$H_1: \mu \neq \mu_0$,则应选用的检验统计量是()
A. $\frac{\overline{X}-\mu_0}{\sigma/\sqrt{n}}$
B. $\frac{\overline{X}-\mu_0}{\sigma/\sqrt{n-1}}$
C. $\frac{\overline{X}-\mu_0}{s/\sqrt{n-1}}$
D. $\frac{\overline{X}-\mu_0}{s/\sqrt{n}}$
题目解答
答案
A. $\frac{\overline{X}-\mu_0}{\sigma/\sqrt{n}}$
解析
考查要点:本题主要考查正态总体均值的假设检验中检验统计量的选择,重点在于区分总体方差已知与未知时的不同处理方式。
解题核心思路:
- 明确总体方差是否已知:题目中明确给出总体方差 $\sigma^2$ 已知,因此无需用样本标准差 $S$ 估计总体标准差。
- 确定检验类型:原假设 $H_0: \mu = \mu_0$,备择假设 $H_1: \mu \neq \mu_0$,属于双侧检验,需构造基于标准正态分布的检验统计量。
- 构造统计量形式:样本均值 $\overline{X}$ 的抽样分布为 $N\left(\mu, \frac{\sigma^2}{n}\right)$,标准化后为 $Z = \frac{\overline{X} - \mu_0}{\sigma / \sqrt{n}}$。
破题关键点:
- 总体方差已知时,直接使用 $\sigma$,分母为 $\sigma / \sqrt{n}$,对应选项 A。
- 若总体方差未知,需用样本标准差 $S$ 估计,此时检验统计量服从 $t$ 分布,但本题中 $\sigma^2$ 已知,排除选项 C 和 D。
- 选项 B 的分母 $\sqrt{n-1}$ 是样本方差无偏估计的干扰项,但此处总体方差已知,无需此类调整。
步骤1:判断总体方差状态
题目明确说明总体方差 $\sigma^2$ 已知,因此无需用样本标准差 $S$ 代替 $\sigma$。
步骤2:确定检验统计量形式
样本均值 $\overline{X}$ 的分布为:
$\overline{X} \sim N\left(\mu, \frac{\sigma^2}{n}\right)$
标准化后得到标准正态分布:
$Z = \frac{\overline{X} - \mu}{\sigma / \sqrt{n}} \sim N(0, 1)$
在假设检验中,将 $\mu$ 替换为假设值 $\mu_0$,即:
$Z = \frac{\overline{X} - \mu_0}{\sigma / \sqrt{n}}$
步骤3:排除干扰选项
- 选项B:分母 $\sqrt{n-1}$ 用于样本方差无偏估计,但此处总体方差已知,无需调整。
- 选项C、D:分母含 $S$,仅在总体方差未知时使用,与题意矛盾。