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地特四等申論題 111年 [統計] 統計學概要

第 一 題

📖 題組:
一位研究人員對特定的公司比較女性和男性員工的工資,已知男女員工薪資服從常態分配。簡單隨機抽樣得 23 名獨立樣本,其中 8 名女性員工和 15 名男性員工。全部雇員每月的工資如下(以萬元計): 女性 4.95 7.60 5.56 9.04 5.20 10.05 7.43 6.60 男性 7.22 5.18 5.62 9.04 8.80 11.50 5.20 8.05 5.00 4.80 12.50 9.70 7.50 6.05 16.40 在 5%的顯著水準下,數據是否提供了足夠的證據得出結論公司女員工平均工資低於男員工平均工資。 (一)寫出此題的虛無假設與對立假設。(5 分) (二)兩組資料的變異數(variance)是否相等?以適當的檢定統計量計算之。(12 分) (三)陳述子題(一)之檢定統計量並利用上述資料計算之。(12 分) (四)陳述子題(一)的棄卻域(rejection region),並作此題的結論。(11 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

寫出此題的虛無假設與對立假設。(5 分)

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看到題目欲檢驗『女員工平均工資低於男員工平均工資』,應立刻反應欲證明的敘述須放在對立假設(H1),而其對立面或相等狀況則為虛無假設(H0)。確立好兩母體平均數的符號後,即可寫出單尾檢定的假設形式。

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【解題關鍵】將欲證明的結論「女員工平均工資低於男員工平均工資」設定為對立假設,此為單尾(左尾)檢定。 【解答】 令 $\mu_1$ 代表該公司全體女性員工的平均工資

小題 (二)

兩組資料的變異數(variance)是否相等?以適當的檢定統計量計算之。(12 分)

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判斷兩組常態分配資料的變異數是否相等,需建立 H0: σ1² = σ2² 的假設,並分別計算各自的樣本變異數 S1² 與 S2²。以較大的樣本變異數除以較小的樣本變異數建構 F 檢定統計量,再與題目提供的 F 分配臨界值比較即可得出結論。

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【解題關鍵】變異數同質性檢定利用兩獨立樣本變異數的比值建構 F 檢定統計量,並與 F 分配臨界值比較以判斷是否拒絕虛無假設。 【解答】 計算:

小題 (三)

陳述子題(一)之檢定統計量並利用上述資料計算之。(12 分)

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本題考查兩獨立樣本平均數差的 t 檢定。由子題(二)已知無法拒絕兩變異數相等的假設(F檢定),因此必須使用「合併變異數 (Pooled Variance)」來建立 t 檢定統計量。解題步驟為:先分別求出男女兩組的樣本平均數與離均差平方和,計算合併變異數後,再代入 t 統計量公式求出精確數值。

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【解題關鍵】基於子題(二)兩母體變異數相等的推論,應使用合併變異數(Pooled Variance)來建構兩獨立樣本平均數差的 $t$ 檢定統計量。 【解答】 計算:

小題 (四)

陳述子題(一)的棄卻域(rejection region),並作此題的結論。(11 分)

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本題為連鎖題組的最終決策階段。首先應根據對立假設(女低於男,屬左尾檢定)與樣本自由度確定棄卻域的臨界值。接著將子題(三)計算出的檢定統計量代入,透過與臨界值比較判斷是否落入棄卻域,最後寫下精確的統計推論與白話文結論。

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【解題關鍵】依據左尾檢定方向與自由度決定棄卻域,並將檢定統計量與臨界值比較以判定是否拒絕虛無假設。 【解答】 Step 1:確定分配與自由度

📜 參考法條

t(0.05,22)=1.717 t(0.05,21)=1.721 t(0.05,20)=1.725 t(0.95,22)=-1.717 t(0.95,21)=-1.721 t(0.95,20)=-1.725 f(0.05,7,14)=2.7642 f(0.05,8,15)=2.6408 f(0.05,14,7)=3.5292 f(0.05,15,8)=3.2184

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