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地特四等申論題 107年 [化學工程] 分析化學概要

第 一 題

📖 題組:
在多次實驗後求得下列數據,為了解新開發之分析方法是否有效,進行分析數據之評估,請回答下列問題: Data: 2.123 2.256 2.222 2.158 2.089 (一)求實驗的平均值,注意有效數字。(5 分) (二)求實驗數據的標準差,注意有效數字。(10 分) (三)若理論值為 2.085,求在統計檢定 95%水準是否存在顯著差異,請說明原因。(10 分) 自由度 3 4 5 6 7 t 值 3.18 2.78 2.57 2.45 2.36
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

求實驗的平均值,注意有效數字。(5 分)

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看到求平均值的題目,首先需列出算術平均數的公式,即所有數據總和除以數據個數。本題的核心考點在於「有效數字」的取捨,加法運算時結果應保留至小數點後位數最少的那一位,除以準確數(如個數 n=5)後,最終平均值的精確度(小數點後位數)應與原始測量數據保持一致。

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【解題關鍵】利用算術平均數公式 $\bar{x} = \frac{\sum x_i}{n}$ 進行計算,並依據有效數字之加法與除法規則決定最終保留位數。 【解答】 計算:

小題 (二)

求實驗數據的標準差,注意有效數字。(10 分)

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本題測驗樣本標準差之計算與有效數字的嚴謹處理。解題時應先求出平均值,代入樣本標準差公式,並在「相減」時對齊小數點位數,「乘除及開根號」時依據有效數字位數進行取捨。

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【解題關鍵】需使用樣本標準差公式 $s = \sqrt{\frac{\sum (x_i - \bar{x})^2}{n-1}}$,並嚴格遵守加減法取「小數點後最少位數」、乘除與開根號取「最少有效數字位數」的規則。 【解答】 計算:

小題 (三)

若理論值為 2.085,求在統計檢定 95%水準是否存在顯著差異,請說明原因。(10 分)

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本題要求檢驗實驗結果與理論值之間是否有顯著差異,需使用「學生 t 檢定(Student's t-test)」。解題關鍵在於先計算出樣本平均值與標準差,代入 t 值公式計算出檢定統計量 (t_calc) 後,再與題目提供的自由度臨界值 (t_crit) 進行比較。若 t_calc < t_crit,則接受虛無假說,即不存在顯著差異。

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【解題思路】使用學生 t 檢定(Student's t-test)比較實驗平均值與理論值,計算出 $t$ 檢定統計量,並與查表得出的臨界值比較,以判定是否存在顯著差異。 【詳解】 已知:

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