확률과 통계통계적 추정수능 기출기본 문제 (3점 중반)

신뢰구간 변환

문제

표준편차 σ\sigma가 알려진 정규분포를 따르는 모집단에서 크기가 nn인 표본을 임의추출하여 얻은 모평균에 대한 신뢰도 95%95 \%의 신뢰구간이 [100.4,139.6]\left[ 100.4 , 139.6 \right]이었다. 같은 표본을 이용하여 얻은 모평균에 대한 신뢰도 99%99 \%의 신뢰구간에 속하는 자연수의 개수를 구하시오. (단, ZZ가 표준정규분포를 따르는 확률변수일 때, P(0Z1.96)=0.475\mathrm{P} ( 0 \leq \mathit{Z} \leq 1.96 ) = 0.475, P(0Z2.58)=0.495\mathrm{P} ( 0 \leq \mathit{Z} \leq 2.58 ) = 0.495로 계산한다.) [3점]

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5151

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해설

표본평균을 X\displaystyle \overline{X}라고 하면 모평균에 대한 신뢰도 95%95 \%의 신뢰구간은 [X1.96σn,X+1.96σn]=[100.4,139.6]\displaystyle \left[ \overline{X} - 1.96 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} , \overline{X} + 1.96 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} \right] = \left[ 100.4 , 139.6 \right]이므로 X1.96σn=100.4\displaystyle \overline{X} - 1.96 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 100.4 \cdots \cdots \text{㉠} X+1.96σn=139.6\displaystyle \overline{X} + 1.96 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 139.6 \cdots \cdots \text{㉡}++㉡을 하면 2X=240\displaystyle 2 \overline{X} = 240 X=120\displaystyle \therefore \overline{X} = 120 X=120\displaystyle \overline{X} = 120을 ㉡에 대입하면 1.96σn=19.6\displaystyle 1.96 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 19.6 σn=10\displaystyle \therefore \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 10 따라서, 신뢰도 99%99 \%의 신뢰구간은 [X2.58σn,X+2.58σn]\displaystyle \left[ \overline{X} - 2.58 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} , \overline{X} + 2.58 \frac{\sigma}{\sqrt{n}} \right] [1202.58×10,120+2.58×10]\left[ 120 - 2.58 \times 10 , 120 + 2.58 \times 10 \right]=[94.2,145.8]= [ 94.2 , 145.8 ] 따라서, 신뢰도 99%99 \%의 신뢰구간에 속하는 자연수는 95,96,,14595 , 96 , \cdots , 145이므로 모두 5151개다.

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