例6.2 随机抽取某地25名正常成年男子,测得该样本的脉搏均数为73.6次/分,标准差为6.5次/分,求该地正常成年男子脉搏总体均数95%的置信区间。 本例自由度ν=25-1=24,经查表(附表2)得t_(0.05/2,24)=2.064,则: overline(x)-t_(0.05/2,24)s_(overline{x)}=73.6-2.064times6.5/sqrt(25)=70.9(次/分) overline(x)+t_(0.05/2,24)s_(overline{x)}=73.6+2.064times6.5/sqrt(25)=76.3(次/分) 即该地正常成年男子脉搏总体均数的95%置信区间为(70.9,76.3)次/分。
题目解答
答案
为了求出该地正常成年男子脉搏总体均数的95%置信区间,我们需要使用t分布,因为总体标准差未知,且样本量较小。解题步骤如下: 1. 确定样本均数和标准差: - 样本均数 $\overline{x} = 73.6$ 次/分 - 样本标准差 $s = 6.5$ 次/分 - 样本量 $n = 25$ 2. 计算标准误: 标准误 $s_{\overline{x}}$ 是样本均数的标准差,计算公式为: $s_{\overline{x}} = \frac{s}{\sqrt{n}} = \frac{6.5}{\sqrt{25}} = \frac{6.5}{5} = 1.3 \text{ 次/分}$ 3. 确定自由度和t值: 自由度 $\nu = n - 1 = 25 - 1 = 24$。 对于95%的置信区间,双侧 $\alpha = 0.05$,查t分布表(附表2)得 $t_{0.05/2,24} = 2.064$。 4. 计算置信区间: 总体均数的置信区间计算公式为: $\left( \overline{x} - t_{0.05/2,24} s_{\overline{x}}, \overline{x} + t_{0.05/2,24} s_{\overline{x}} \right)$ 代入数值,得: $\left( 73.6 - 2.064 \times 1.3, 73.6 + 2.064 \times 1.3 \right)$ 计算上下限: $73.6 - 2.064 \times 1.3 = 73.6 - 2.6832 = 70.9168 \approx 70.9 \text{ 次/分}$ $73.6 + 2.064 \times 1.3 = 73.6 + 2.6832 = 76.2832 \approx 76.3 \text{ 次/分}$ 5. 结论: 该地正常成年男子脉搏总体均数的95%置信区间为 $\boxed{(70.9, 76.3)}$ 次/分。
解析
本题考查的是在总体标准差未知且样本量较小的情况下,利用t分布来估计总体均数的置信区间。解题思路如下:
- 首先明确已知条件,即样本均数$\overline{x}$、样本标准差$s$和样本量$n$。
- 接着计算标准误$s_{\overline{x}}$,标准误反映了样本均数的抽样误差大小,其计算公式为$s_{\overline{x}}=\frac{s}{\sqrt{n}}$。
- 然后确定自由度$\nu$,自由度$\nu = n - 1$,再根据置信水平确定$\alpha$值,对于$95\%$的置信区间,双侧$\alpha = 0.05$,通过查t分布表得到对应的$t$值$t_{\alpha/2,\nu}$。
- 最后根据总体均数置信区间的计算公式$(\overline{x}-t_{\alpha/2,\nu}s_{\overline{x}},\overline{x}+t_{\alpha/2,\nu}s_{\overline{x}})$计算出置信区间的下限和上限。
下面进行详细计算:
- 已知样本均数$\overline{x} = 73.6$次/分,样本标准差$s = 6.5$次/分,样本量$n = 25$。
- 计算标准误$s_{\overline{x}}$:
- 根据公式$s_{\overline{x}}=\frac{s}{\sqrt{n}}$,将$s = 6.5$,$n = 25$代入可得:
- $s_{\overline{x}}=\frac{6.5}{\sqrt{25}}=\frac{6.5}{5}=1.3$次/分。
- 确定自由度和$t$值:
- 自由度$\nu=n - 1=25 - 1 = 24$。
- 对于$95\%$的置信区间,双侧$\alpha = 0.05$,查t分布表得$t_{0.05/2,24}=2.064$。
- 计算置信区间:
- 总体均数的置信区间计算公式为$(\overline{x}-t_{0.05/2,24}s_{\overline{x}},\overline{x}+t_{0.05/2,24}s_{\overline{x}})$。
- 计算下限:
- $\overline{x}-t_{0.05/2,24}s_{\overline{x}}=73.6-2.064\times1.3=73.6 - 2.6832=70.9168\approx70.9$次/分。
- 计算上限:
- $\overline{x}+t_{0.05/2,24}s_{\overline{x}}=73.6+2.064\times1.3=73.6 + 2.6832=76.2832\approx76.3$次/分。