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普考申論題 107年 [統計] 統計學概要

第 一 題

📖 題組:
某房屋仲介公司廣告宣稱營業區域內的套房市場平均售價是 250 萬元。某消費者團體為驗證該廣告的真實性,做一項 36 個樣本的市場調查,經計算得樣本平均售價 288 萬元。假設售價服從具有母體標準差 60 萬元的常態分配。
📝 此題為申論題,共 6 小題

小題 (一)

在顯著水準為 5%時,說明檢定統計量及其機率分配,並計算顯著性 P-值且驗證該公司廣告的真實性。(10 分)

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首先,辨識本題屬於「母體均數的假設檢定」。由於母體標準差(sigma)已知且樣本數大於 30,應使用 Z 檢定。接著,設定虛無假設為公司宣稱的 250 萬,對立假設則設定為不等於(或大於,依檢定真實性之目的)。計算檢定統計量 Z 值後,對照常態分配表找出 P-值,最後根據 P-值與顯著水準 alpha 的大小關係判斷是否拒絕虛無假設。

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【考點分析】 單一母體均數之 Z 檢定、P-值計算與決策判斷。 【理論/法規依據】

小題 (二)

求套房平均售價的 95%信賴區間,以此說明第(一)小題中的結論,並請敘明理由。(5分)

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本題要求連結「信賴區間」與「假設檢定」。核心邏輯是:若虛無假設設定的參數值(250)不在 95% 信賴區間內,則在 5% 顯著水準下應拒絕虛無假設。解題步驟為先套用公式計算 CI,再觀察 250 是否落入區間。

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【考點分析】 母體均數信賴區間(CI)之計算及其與假設檢定之等價性關係。 【理論/法規依據】

小題 (三)

說明 X1, X2 兩個隨機變數是否獨立及其理由。(5 分)

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看到「取後放回」抽樣,應立即聯想到每次抽取的結果互不影響,具備獨立性。答題時可從抽樣機制的定義切入,並輔以聯合機率等於邊際機率相乘的統計定義 P(X1=x1, X2=x2) = P(X1=x1)P(X2=x2) 來進行嚴謹論證。

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【解題思路】利用「取後放回」抽樣特性與隨機變數獨立性的統計定義進行判定與說明。 【詳解】 已知:球箱中總球數為 8 顆,抽樣方式為「取後放回」(Sampling with replacement) 隨機抽取 2 顆球,對應隨機變數為 X1 與 X2。

小題 (四)

寫出 X 的抽樣分配。(5 分)

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看到求「樣本平均數的抽樣分配」題型,首先應根據題意建立母體的機率分配。接著,留意「取後放回」代表每次抽樣為獨立同分配(i.i.d.),利用聯合機率等於邊際機率相乘的特性,系統性地列舉所有抽出樣本組合,計算其對應的平均數與機率,最後將相同平均數的機率合併並列表即為所求。

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【解題關鍵】確認母體機率分配後,利用獨立事件之聯合機率(相乘)推導所有可能樣本組合,進而彙總計算樣本平均數的機率分配。 【解答】 Step 1:定義母體機率分配

小題 (五)

求算 X 的平均數與變異數。(6 分)

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面對樣本平均數的動差計算題,首先應釐清母體分配(單次抽球)的機率函數,並計算出母體的期望值與變異數。接著利用「取後放回」代表隨機變數彼此獨立同分配(i.i.d.)的特性,直接代入樣本平均數的期望值與變異數公式求解,可大幅節省計算聯合機率分配的時間。

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【解題思路】利用機率分配公式先求出單次抽取(母體)的分配特徵,再依據獨立同分配(i.i.d.)性質推導樣本平均數的期望值與變異數。 【詳解】 已知:

小題 (六)

若同樣以取後放回的方式隨機抽出 4 顆球,求算 X4 = (X1 + X2 + X3 + X4)/4 的標準差。(5 分)

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看到求樣本平均數的標準差,應立刻聯想到變異數基本公式 Var(X̄) = σ²/n。由於本題採「取後放回」,樣本間彼此獨立同分配(i.i.d.),故只需先建立單次抽出的母體機率分配,求出母體變異數 σ²,再除以樣本數 n 開根號即可求解。

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【解題思路】利用獨立同分配(i.i.d.)樣本平均數變異數公式 $Var(\bar{X}) = \frac{\sigma^2}{n}$ 求解。 【詳解】 已知:球箱中共有 8 顆球,以取後放回方式抽出。令 $X_i$ 為單次抽出球上標記的數字,其母體機率分配為:

📜 參考法條

標準常態右尾機率表: P(Z > 1.32)=0.0934 z 0.025 = 1.96

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