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高考申論題 114年 [統計] 統計學

第 四 題

📖 題組:
育嬰津貼的實施是否提升各市鎮新生兒人數?隨機抽取 14 個市鎮,得到實施前後之新生兒人數(單位:百人)統計如下: (每小題 10 分,共 40 分) (附表格略,詳見原圖。其中提供實施前與實施後各 14 筆數據) (附表一:t 表) (附表二:Critical Values for the Wilcoxon Rank-Sum Test) (附表三:Critical Values for the Wilcoxon Signed-Rank Test)
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📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

顯著水準為 0.05 之下,試以 Wilcoxon 無母數方法進行檢定。

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這是一道成對樣本的無母數檢定題。因為要比較同一個市鎮實施前後的差異,應採用魏克森符號秩檢定 (Wilcoxon Signed-Rank Test)。解題步驟:先求出前後差值並剔除差值為 0 的樣本,接著將差值取絕對值由小到大排序並給予平均秩數,最後分別加總正負差值對應的秩數,以較小的方向為統計量,與附表臨界值比較作結論。

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【解題思路】 這是一道比較「實施前後」同一個市鎮的成對樣本無母數檢定題。依題意須採用魏克森符號秩檢定(Wilcoxon Signed-Rank Test)。解題核心為:求出前後差值後,捨棄差值為 0 的樣本,將其餘差值取絕對值由小到大排序並給予秩數(平手時取平均秩);接著將正負差值對應的秩數分別加總,以較小的方向或依檢定方向選擇統計量;最後對照題目附表的臨界值進行決策。 【詳解】

小題 (一)

顯著水準為 0.05 之下,試以 t 檢定說明是否育嬰津貼實施後新生兒人數增加。

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本題比較同一組市鎮在政策實施前後的新生兒人數差異,資料具有配對相依特性,應使用「成對樣本 t 檢定」(Paired-sample t-test)。計算時先求出各配對的差值,再針對差值的母體平均數是否大於零進行單尾(右尾)檢定。

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【解題思路】由於資料為同一群市鎮在實施前後的測量結果,具有成對關係,應使用成對樣本 t 檢定(Paired-sample t-test)以檢定平均增加量是否大於零。 【詳解】 一、 建立假設

小題 (二)

若實施後各市鎮新生兒人數平均增加 360 人,試問(一)中檢定方法之型二誤差為何?

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看到這題,首先要注意「單位陷阱」,新生兒人數單位為「百人」,因此平均增加 360 人代表真實母體差值均數 $\mu_d = 3.6$。接著,雖然題目附了多種表格,但在給定具體對立假說參數下求「型二誤差」,通常預設使用參數統計(成對樣本 t 檢定)。解題關鍵在於先算出樣本差值的標準差,求出檢定不拒絕域的臨界值,再將真實的 $\mu_d = 3.6$代入 t 分配求出落入不拒絕域的機率。

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【解題思路】運用成對樣本 t 檢定 (Paired t-test) 的統計推論邏輯,先計算出樣本差值的標準差與檢定的臨界值,再以真實的母體差值均數代入求取落入不拒絕域的機率(Type II Error)。 【詳解】 已知:

小題 (三)

試以直方圖判斷本題使用 t 檢定所需的常態假設之合理性。

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配對樣本 t 檢定的常態假設是針對『成對差值』而非原始資料。考生應先計算出實施前後的差值,建立次數分配表並畫出直方圖,藉由圖形的對稱性與是否有極端值來評估常態假設。

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【解題關鍵】配對樣本 t 檢定所需的常態假設,是指「成對資料的差值」必須服從常態分配,故須先求出各觀察值的差值,再透過直方圖觀察其分佈特徵。 【解答】 Step 1 逐步計算成對差值

📜 參考法條

附表一:t 表 附表二:Critical Values for the Wilcoxon Rank-Sum Test 附表三:Critical Values for the Wilcoxon Signed-Rank Test

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