江苏开放大学计算机科学数学BBS2:以单个正态分布为背景,自选一例,确定均值μ的95%的置信区间

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以单个正态分布为背景,自选一例,确定均值μ的95%的置信区间(σ²已知或未知均可)。

要求:

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参考答案:

假设我们有一个正态分布的数据集,并且我们想要确定该分布的均值μ的95%置信区间。这里我们假设σ²已知,因为如果我们不知道σ²,我们通常会使用一个更加复杂的方法来估计它。

首先,我们需要知道一些关于正态分布的基本知识。对于一个正态分布,其均值为μ,标准差为σ。标准正态分布的均值为0,标准差为1。如果我们有一个正态分布的随机变量X,其均值为μ,标准差为σ,那么,X/σ将遵循标准正态分布。

现在,假设我们有一个正态分布的数据集,并且我们已知σ²的值。我们可以使用这个信息来构建均值的95%置信区间。以下是构建置信区间的步骤:

1. 计算样本均值。假设我们有n个样本,其值为x1, x2, …, xn。样本均值为:μ_sample = (x1 + x2 + … + xn) / n

2. 计算标准误。对于一个正态分布的样本,其均值的标准误可以使用以下公式计算:se = σ / √n

3. 计算标准化的样本均值。将样本均值除以标准误,得到标准化的样本均值:z = μ_sample / se

4. 根据标准正态分布表,找到z值对应的下限和上限。这个下限和上限就是均值的95%置信区间。

现在,让我们以一个具体的例子来说明这个过程。假设我们有一个正态分布的数据集,包含100个样本,均值为60,标准差为10。我们想要计算均值的95%置信区间:

1. 计算样本均值:μ_sample = (60*100)/100 = 60

2. 计算标准误:se = 10 / √100 = 1

3. 计算标准化的样本均值:z = 60 / 1 = 60

4. 根据标准正态分布表,找到z值对应的下限和上限(大约是-3.3到+3.3)。所以,均值的95%置信区间为(60 – 3.3, 60 + 3.3),即(56.7, 63.3)。

这就是如何使用已知的σ²来计算单个正态分布的均值95%置信区间的步骤。

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