题目
设总体 X sim N(mu, 4),mu 为未知,X_1, X_2 ldots X_(100) 为来自总体的样本,对给定的 alpha = 0.1,参数 mu 的置信度为 0.9 的置信区间 (bar(X) - lambda (2)/(10), bar(X) + lambda (2)/(10)),则 lambda = ( ).(2分)A. t_(0.95)B. u_(0.95)C. t_(0.05)D. u_(0.05)
设总体 $X \sim N(\mu, 4)$,$\mu$ 为未知,$X_1, X_2 \ldots X_{100}$ 为来自总体的样本,对给定的 $\alpha = 0.1$,参数 $\mu$ 的置信度为 0.9 的置信区间 $\left(\bar{X} - \lambda \frac{2}{10}, \bar{X} + \lambda \frac{2}{10}\right)$,则 $\lambda = $ ( ).(2分)
A. $t_{0.95}$
B. $u_{0.95}$
C. $t_{0.05}$
D. $u_{0.05}$
题目解答
答案
D. $u_{0.05}$
解析
本题考查正态总体均值的置信区间以及标准正态分布分位数的概念。解题的关键在于明确总体方差已知时,应使用标准正态分布来构造置信区间,然后根据置信度与分位数的关系求出$\lambda$的值。
- 已知总体$X \sim N(\mu, 4)$,即总体服从均值为$\mu$,方差为$\sigma^2 = 4$的正态分布,且样本容量$n = 100$。
- 根据正态分布的性质,样本均值$\bar{X}$服从正态分布$\bar{X} \sim N(\mu, \frac{\sigma^2}{n})$。
- 将$\sigma^2 = 4$,$n = 100$代入可得$\bar{X} \sim N(\mu, \frac{4}{100})$,即$\bar{X} \sim N(\mu, 0.04)$。
- 对$\bar{X}$进行标准化处理:
- 令$Z=\frac{\bar{X}-\mu}{\sigma/\sqrt{n}}$,其中$\sigma = \sqrt{4}=2$,$n = 100$,则$Z=\frac{\bar{X}-\mu}{2/10}\sim N(0,1)$。
- 已知置信度为$0.9$,即$1 - \alpha = 0.9$,可得$\alpha = 0.1$。
- 对于标准正态分布$N(0,1)$,我们要找到分位数$u_{\alpha/2}$和$u_{1 - \alpha/2}$,使得$P\{u_{\alpha/2}<\frac{\bar{X}-\mu}{2/10}<u_{1 - \alpha/2}\}=0.9$。
- 这里$\alpha/2 = 0.1/2 = 0.05$,$1 - \alpha/2 = 0.95$。
- 由$P\{u_{0.05}<\frac{\bar{X}-\mu}{2/10}<u_{0.95}\}=0.9$,根据标准正态分布的对称性$u_{0.95}=-u_{0.05}$,不等式可化为$P\{-\ u_{0.05}<\frac{\bar{X}-\mu}{2/10}<u_{0.05}\}=0.9$。
- 对不等式进行变形:
- 由$-u_{0.05}<\frac{\bar{X}-\mu}{2/10}<u_{0.05}$,不等式两边同时乘以$\frac{2}{10}$得到$-u_{0.05}\times\frac{2}{10}<\bar{X}-\mu<u_{0.05}\times\frac{2}{10}$。
- 再将不等式进行移项可得$\bar{X}-u_{0.05}\times\frac{2}{10}<\mu<\bar{X}+u_{0.05}\times\frac{2}{10}$。
- 已知参数$\mu$的置信度为$0.9$的置信区间为$(\bar{X} - \lambda \frac{2}{10}, \bar{X} + \lambda \frac{2}{10})$,对比可得$\lambda = u_{0.05}$。