地特三等申論題
114年
[測量製圖] 誤差理論及實務
第 二 題
二、假設函數關係 x = 2a+b-4、y = 3a-b+5,並已知隨機變數 a 與 b 之標準差均為±0.3,兩者之相關係數 ρab = 0.2,則 x、y 之標準差以及其相關係數各為何?(25 分)
📝 此題為申論題
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看到本題,關鍵字為「函數關係」、「標準差」及「相關係數」,應立即聯想到「協方差傳播定律(Error Propagation Law)」。解題步驟如下:1. 將已知條件轉化為協方差矩陣形式,或直接準備好變異數及協方差數值。2. 列出 $x, y$ 的線性組合函數,並建立設計矩陣(雅可比矩陣)。3. 運用協方差傳播公式 $\Sigma_{xy} = F \Sigma_{ab} F^T$ 計算結果。4. 從算出的協方差矩陣中提取 $x$、$y$ 的變異數並開根號得到標準差,再利用相關係數公式 $\rho_{xy} = \sigma_{xy} / (\sigma_x \sigma_y)$ 求出最終結果。本題偏重計算,建議仔細核對矩陣相乘或展開式的加減號。預估作答時間20-25分鐘。
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【考點分析】 本題考驗「協方差傳播定律(Law of Covariance Propagation)」的應用,特別是當隨機變數之間非獨立(存在相關係數)時,如何推算其線性組合後新變數的標準差與相關係數。 【理論/法規依據】
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