题目
设总体X sim N(mu, 4^2),其中mu未知,X_1, X_2, ldots X_n是从总体中抽取的样本,为使得[overline(X) - 1, overline(X) + 1]是mu的置信水平为95%的置信区间,则样本容量至少为().A. 63B. 65C. 64D. 62
设总体$X \sim N(\mu, 4^2)$,其中$\mu$未知,$X_1, X_2, \ldots X_n$是从总体中抽取的样本,为使得$[\overline{X} - 1, \overline{X} + 1]$是$\mu$的置信水平为95%的置信区间,则样本容量至少为().
A. 63
B. 65
C. 64
D. 62
题目解答
答案
D. 62
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。解题的关键在于根据已知的置信区间和置信水平,结合正态分布的性质来确定样本容量。
- 已知总体$X \sim N(\mu, 4^2)$,其中$\sigma = 4$已知,$\mu$未知。根据正态分布的性质,样本均值$\overline{X} \sim N(\mu, \frac{\sigma^2}{n})$,则$\frac{\overline{X} - \mu}{\frac{\sigma}{\sqrt{n}}} \sim N(0, 1)$。
- 对于置信水平为$95\%$,即$1 - \alpha = 0.95$,那么$\alpha = 1 - 0.95 = 0.05$,$\frac{\alpha}{2} = 0.025$。
- 查标准正态分布表可得$z_{\frac{\alpha}{2}} = z_{0.025} = 1.96$。
- 因为$[\overline{X} - 1, \overline{X} + 1]$是$\mu$的置信水平为$95\%$的置信区间,根据正态总体均值的置信区间公式$\overline{X} \pm z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$,可得$z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 1$。
- 将$z_{\frac{\alpha}{2}} = 1.96$,$\sigma = 4$代入$z_{\frac{\alpha}{2}}\frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 1$中,得到$1.96\times\frac{4}{\sqrt{n}} = 1$。
- 求解上述方程:
- 首先对$1.96\times\frac{4}{\sqrt{n}} = 1$进行变形,可得$\sqrt{n} = 1.96\times 4$。
- 计算$1.96\times 4 = 7.84$,即$\sqrt{n} = 7.84$。
- 两边同时平方可得$n = 7.84^2 = 61.4656$。
- 由于样本容量$n$必须为整数,且要满足置信区间的要求,所以$n$应向上取整,即$n = 62$。