확률과 통계통계적 추정수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

모비율 신뢰구간 보기

문제

어느 고등학교에서 특정한 제품을 선호하는 학생의 비율 pp를 알아보기로 하였다. 이 학교 학생 중에서 nn명의 학생을 임의추출하여 그 제품을 선호하는 표본비율 p^\hat{p}을 구하였다. 비율 pp의 신뢰구간에 대한 <보기>의 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은? (단, ZZ가 표준정규분포를 따를 때, P(Z1.96)=0.95\mathrm{P} ( | Z | \leq 1.96 ) = 0.95이다.) [4점]

[ 보 기 ]
ㄱ. n=100n = 100이고 p^=15\displaystyle \hat{p} = \frac{1}{5}인 경우 비율 pp의 신뢰도95%95 \%의 신뢰구간은 [0.1216,0.2784][ 0.1216 , 0.2784 ]이다. ㄴ. 신뢰도 95%95 \%일 때, n=400n = 400인 경우의 최대 허용 표본오차는 n=100n = 100인 경우의 최대 허용 표본오차의 14\displaystyle \frac{1}{4}이다. ㄷ. n=50n = 50인 표본을 100100번 임의추출하여 비율 pp의 신뢰도 95%95 \%의 신뢰구간 100100개를 구해 보면, 이 중 약 9595개는 비율 pp를 포함한다.

ㄱ, ㄴㄱ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. n=100,p^=15\displaystyle n = 100 , \hat{p} = \frac{1}{5}일 때, 비율 pp를 신뢰도 95%95 \%로 추정하면 신뢰구간은 151.9611001545p\displaystyle \frac{1}{5} - 1.96 \sqrt{\frac{1}{100} \cdot \frac{1}{5} \cdot \frac{4}{5}} \leq p15+1.9611001545\displaystyle \leq \frac{1}{5} + 1.96 \sqrt{\frac{1}{100} \cdot \frac{1}{5} \cdot \frac{4}{5}} 0.1216p0.2784\therefore 0.1216 \leq p \leq 0.2784 (참) ㄴ. 표본의 크기가 nn이고 P(p^kp^q^npp^+kp^q^n)\displaystyle \mathrm{P} \left( \hat{p} - k \sqrt{\frac{\hat{p} \hat{q}}{n}} \leq p \leq \hat{p} + k \sqrt{\frac{\hat{p} \hat{q}}{n}} \right)인 경우에 신뢰도 (a×100)%( a \times 100 ) \%에 대한 최대 허용 표본오차는 k14n\displaystyle k \sqrt{\frac{1}{4 n}}이므로 신뢰도 95%95 \%일 때, n=400n = 400인 경우 최대 허용 표본오차 lll=1.9611600=1.96×140\displaystyle l = 1.96 \sqrt{\frac{1}{1600}} = 1.96 \times \frac{1}{40} n=100n = 100인 경우 최대 허용 표본오차 ll'l=1.961400=1.96×120\displaystyle l' = 1.96 \sqrt{\frac{1}{400}} = 1.96 \times \frac{1}{20} 따라서 llll'12\displaystyle \frac{1}{2}이다. (거짓) ㄷ. n=50n = 50인 표본을 100100번 임의추출하여 비율 pp의 신뢰도 95%95 \%의 신뢰구간 100100개를 구해보면 이 중 약 9595개는 비율 pp를 포함한다. 이는 신뢰구간의 의미를 설명하는 옳은 내용이다. (참) 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이다.

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