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普考申論題 114年 [統計] 統計學概要

第 一 題

📖 題組:
甲廠商宣稱其開發之 A 型燈泡之平均壽命高於 100 天。隨機抽取 50 顆進行測試,得到其樣本平均數與樣本標準差分別為 104 天與 12 天。(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

在顯著水準為 0.01 之下,試檢定廠商之宣稱是否成立?

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看到檢定題目,首先確立母體參數與假設(欲支持的廠商宣稱應放在對立假設進行右尾檢定)。接著確認樣本數大小與母體變異數是否已知,此題樣本數 n=50 大於 30 屬大樣本且母體標準差未知,故依據中央極限定理,可以樣本標準差替代,採標準常態 Z 分配進行大樣本近似檢定(若採嚴謹的 t 檢定亦可,需留意臨界值之差異)。

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【解題思路】運用單一母體平均數的假設檢定程序,因母體標準差未知但樣本數 $n \ge 30$,可採大樣本 $Z$ 檢定近似,或嚴謹之 $t$ 檢定。 【詳解】 已知:條件整理

小題 (二)

若燈泡一出廠就有瑕疵而無法使用的機率為 0.005,而其餘燈泡之壽命服從平均數為 105 天之指數分配。試問壽命低於 5 天之機率為何?

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本題測驗「全機率定理」與「指數分配」的綜合應用。考生需意識到燈泡分為「有瑕疵」與「無瑕疵」兩種互斥狀態,並利用全機率定理將這兩種狀態下壽命低於 5 天的機率進行加權總和計算。

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【解題思路】利用全機率定理(Law of Total Probability),將燈泡壽命分為「出廠即有瑕疵」與「正常且服從指數分配」兩種互斥情況分別計算後加總。 【詳解】 已知:

小題 (三)

請問兩通求救電話之間的間隔時間多於 5 分鐘,但少於 20 分鐘的機率是多少?(答案可用指數 e 表示,不需展開計算出數值)(10 分)

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看到「單位時間內發生次數服從卜瓦松分配」,要求計算「兩次事件發生間隔時間的機率」,應立即聯想到「卜瓦松過程的相鄰事件間隔時間服從指數分配(Exponential Distribution)」。本題計算關鍵在於維持「時間單位的基準一致」,需將題目給定的分鐘轉換為小時,再代入指數分配的累積分配函數(CDF)即可求得精確解。

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【解題思路】利用卜瓦松過程(Poisson Process)性質,若單位時間事件發生次數服從卜瓦松分配,則相鄰兩次事件的間隔時間必然服從指數分配(Exponential Distribution)。 【詳解】 已知:

📜 參考法條

附表一:z 表 附表二:t 表

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