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普考申論題 109年 [經建行政] 統計學概要

第 一 題

📖 題組:
下列是關於母體比率其估計量之抽樣分配及母體平均之檢定的問題:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

欲判斷某生產線每日平均產量μ是否不少於一定數量,對此生產線隨機取得16筆日產量資料且此16筆日產量資料其標準差為3。利用此組樣本及t檢定法檢定此生產線每日平均產量μ是否不少於70,即檢定H0:μ ≥ 70對H1:μ < 70,所得之p值(p value)為0.01。在顯著水準α = 0.1,請利用此組樣本及t檢定法檢定每日平均產量μ是否不少於69,即檢定H0:μ ≥ 69對H1:μ < 69。(10分)

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這題很有鑑別度,核心概念是「逆向推導」。題目沒有直接給樣本平均數(x-bar),而是給了前一個檢定 H0: μ>=70 的 p-value=0.01。1. 這是左尾檢定,自由度 df=16-1=15,查表找到 p=0.01 對應的 t 值是 -2.602。2. 將 t = -2.602 帶回檢定公式 $t = (\bar{x} - \mu_0) / (s / \sqrt{n})$ 反推求出隱藏的 $\bar{x}$。3. 得到 $\bar{x}$ 後,再針對新的假說 H0: μ>=69 進行第二次 t 檢定,求出新的 t 值,並在 α=0.1 (左尾,臨界值查表 t_0.1(15) = -1.341) 下做出決策。

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【考點分析】 母體平均數的單樣本左尾 t 檢定,以及利用 p-value 與查表逆推樣本平均數的技巧。 【理論/法規依據】

小題 (二)

針對母體比率p,p ≤ 0.5,利用樣本數為1600之隨機樣本所得之樣本比率統計量P ̅來估計p,可得抽樣誤差 |P ̅ - p| 在0.015內的機率約為0.8664。請算出p的可能值及當樣本數為2500時,P ̅大於0.22的機率。(10分)

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大樣本母體比例估計。依中央極限定理,樣本比例 $\hat{P} \sim N(p, p(1-p)/n)$。題目給定 $P(|\hat{P} - p| \le 0.015) = 0.8664$。將其標準化:$P(-Z \le Z \le Z) = 0.8664$。中間面積0.8664代表單側到中心的面積是0.4332,查標準常態表對應的 Z 值為 1.5。於是 $1.5 = 0.015 / \sqrt{p(1-p)/1600}$,藉此解出二次方程式求 p。求出 p=0.2 (另一個解 0.8 依題意 p<=0.5 排除)。後半題,將 p=0.2 及新樣本數 n=2500 放入,求 $P(\hat{P} > 0.22)$,再次進行標準化查表。

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【考點分析】 大樣本母體比率的抽樣分配(常態近似法)、查表還原Z值並解一元二次方程式,以及新樣本數下機率的計算。 【理論/法規依據】

小題 (三)

欲比較A廠牌儀器的平均壽命μ1與B廠牌儀器的平均壽命μ2之差異。隨機抽樣7台A廠牌儀器,此7台A廠牌儀器壽命平均值為10,而隨機抽樣9台B廠牌儀器,此9台B廠牌儀器壽命平均值亦為10。這16台儀器之壽命變異數為4。在顯著水準α = 0.01,請利用t檢定法檢定H0:μ1−μ2 ≥ 2對H1:μ1−μ2 <2。(10分)

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獨立雙樣本 t 檢定。題目故意用文字遊戲:「這16台儀器之壽命變異數為4」。因為A與B的平均值剛好都是10,所以將A與B合併後的總平均也是10,此時總樣本變異數(計算所有16筆資料對總平均10的離差平方和除以15)與個別群內的合併變異數(Pooled Variance, Sp^2)在數學上是相等的!所以可直接取 Sp^2 = 4。接著代入獨立樣本 t 檢定公式:$t = [(\bar{x}_1 - \bar{x}_2) - D_0] / \sqrt{Sp^2 (1/n_1 + 1/n_2)}$。算出 t 值後,與 α=0.01, df=n1+n2-2=14 的左尾臨界值比對。

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【考點分析】 獨立雙樣本平均數差異檢定(t檢定),以及同平均數群體合併變異數與總變異數關聯的觀念釐清。 【理論/法規依據】

📜 參考法條

附表一:標準常態分配表 附表二:t 分配表

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母體平均數與比率之估計及假設檢定
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