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地特四等申論題 110年 [經建行政] 統計學概要

第 四 題

📖 題組:
某自助餐販賣的便當以重量計價,消費者平均消費金額為 77 元,標準差 5 元。假設便當價格為常態分配。
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

要選取多少位客人,才能使平均消費金額的 95%信賴區間的邊際誤差(margin of error)控制在 2 元以內?(7 分)

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看到「邊際誤差控制在特定數值內」並要求計算「選取多少位客人(樣本數)」,應立刻想到常態分配下母體平均數的邊際誤差公式 E = Z_α/2 × (σ / √n)。將已知的母體標準差與 95% 信賴水準對應的 Z 值代入不等式求解,並注意樣本數必須無條件進位取整數。

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【解題關鍵】利用常態分配下母體平均數信賴區間的邊際誤差(Margin of Error)公式 $E = Z_{\alpha/2} \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}}$ 求解。 【解答】 計算:

小題 (一)

隨機選取一位客人,其消費金額介於 77 元和 82 元的機率是多少?(6 分)

思路引導 VIP

看到常態分配求機率的題目,首要步驟就是利用 Z = (X - μ) / σ 進行「標準化」。將給定的消費金額區間轉換為標準常態分配的 Z 值後,再透過查表或機率對稱性求出最終結果。

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【解題思路】利用標準化公式 Z = (X - μ) / σ 將常態分配機率轉換為標準常態分配機率進行計算。 【詳解】 已知:令隨機變數 X 為客人的消費金額。依題意,X 服從常態分配,平均數 μ = 77,標準差 σ = 5,記為 X ~ N(77, 5²)。

小題 (二)

若以 4 位客人為簡單隨機樣本,其平均消費金額介於 77 元和 82 元的機率是多少?(6 分)

思路引導 VIP

看到母體為常態分配並抽取一組樣本,應立刻聯想到「樣本平均數的抽樣分配」定理。解題重點在於計算標準誤(Standard Error),並透過 Z 轉換(標準化)來求出對應的機率值。

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【解題關鍵】利用常態母體樣本平均數的抽樣分配性質 $\bar{X} \sim N(\mu, \frac{\sigma^2}{n})$,將隨機變數標準化為 $Z$ 分數以計算機率。 【解答】 計算:

小題 (三)

購買的便當消費金額至少要幾元才算是前 2.5%高價的消費金額?(6 分)

思路引導 VIP

看到常態分配求特定百分比臨界值的題型,應立刻聯想到標準化公式 Z = (X - μ) / σ。本題要求「前 2.5% 高價」,即尋找右尾機率為 0.025 的 Z 值(常數值 1.96),再利用公式反推回原始隨機變數 X 即可求得答案。

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【解題關鍵】利用常態分配標準化公式與標準常態分配表反推臨界值。 【解答】 計算:

📜 參考法條

附表:Z分配表

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