第 一 題
假設某標榜快速服務的修車廠對於進廠進行例行保養汽車的服務時間服從指數分配(exponential distribution),平均是 40 分鐘。(每小題 10 分,共 20 分)
小題 (一)
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看到題目指明「指數分配」與「平均數」,首要任務是定義機率變數 X 並求出率參數 λ(λ = 1/μ)。接著,利用指數分配的存活函數(Survival Function)P(X > x) = e^(-λx) 特性,直接代入數值與給定的 e 近似值求解即可。
小題 (二)
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本題結合了『指數分配的機率計算』與『常態逼近二項分配』兩大考點。首先需計算出單部車服務時間超過 60 分鐘的機率 p,接著定義 100 部車中超過 60 分鐘的車數服從二項分配 B(100, p),最後利用常態逼近並加入連續性修正(Continuity Correction)來求得最終的近似機率。
小題 (三)
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看到中央極限定理(CLT)的定義題,應立即聯想到「樣本平均數」在經過「標準化」處理後,其極限分配會趨近於標準常態分配。作答時除了寫出中文敘述外,務必附上精確的數學符號表達以展現專業度。
小題 (四)
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看到「是否為不偏估計量」,直覺反應是去計算該估計量的期望值 E(σˆ1²),並檢查其結果是否等於母體參數 σ²X。解題核心在於將離差平方和 ∑(Xi - X̄)² 展開並引入母體平均數 μX,利用 Var(Xi) 與 Var(X̄) 的性質進行期望值推導。
小題 (五)
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計算變異數估計量的均方誤差(MSE),核心公式為 MSE = 變異數 + (偏誤)^2。在未特別說明的情況下,實務上通常假設母體服從常態分配,利用樣本變異數與卡方分配的轉換關係,推導出一般化估計量 cS² 的 MSE 函數,再透過微分求極值即可找出最佳解。
小題 (六)
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看到求最大概似估計量(MLE),應立即寫出常態分配的聯合機率密度函數(概似函數 Likelihood function)並取自然對數(Log-likelihood)。接著對未知參數 $\mu_X$ 與 $\sigma_X^2$ 分別求偏導數並令其為零,解聯立方程式即可求得 MLE,最後再對應題目給定的估計量選項。