进入路线前
本路线不要求额外的站内先修,可从第一个精选章节开始。
路线目标
- 01在概率空间上建立随机变量模型,计算期望与协方差,并用大数定律和中心极限定理给出近似成立的条件。
- 02从抽样分布出发构造估计、置信区间与检验,并用偏差、功效和覆盖率比较统计程序。
分阶段学习顺序
路线按阶段连续组织正文;章节原有教材位置和书内顺序保持不变。
路线检查点
完成指定教材章节后,用自己的推导回答;检查点不替代正文证明。
完成 M05 · 概率模型、随机变量与极限定理综合复习区分依概率收敛与依分布收敛,并说明大数定律和中心极限定理对样本均值分别给出什么精度信息。
完成 M06 · 估计、检验与统计决策综合复习对正态均值问题写出置信区间与双侧检验的对偶关系,并解释覆盖率 95% 的重复抽样含义而非单次概率含义。
路线综合练习
先独立作答,再展开提示与分步解答;每题附可重复的结果核验。
X₁,…,X₁₀₀ 独立同分布,均值 2、方差 9。用中心极限定理近似 P(X̄>2.9),并说明近似的依据与误差来源。
查看提示
样本均值近似服从 N(2, 9/100),标准化为标准正态后查分布函数。
展开分步解答
X̄ 近似服从 N(2,0.09),标准误 0.3,故 P(X̄>2.9)≈1-Φ((2.9-2)/0.3)=1-Φ(3)≈1-0.99865=0.00135。依据是有限方差独立同分布情形的中心极限定理;误差来自正态近似对尾部的偏差,三阶矩有界时 Berry–Esseen 界给出 O(1/√n) 量级的分布函数误差。
结果核验:若总体恰为正态,则 X̄ 精确服从 N(2,0.09),近似值即为精确值;重复模拟 10⁵ 次抽样,超过 2.9 的频率应稳定在约 0.0013 附近。
某正态总体抽取 n=16 的样本,x̄=10.4,样本标准差 s=2.0。构造均值 μ 的 95% 置信区间,并解释为何使用 t 分布而不是标准正态。
查看提示
方差未知时枢轴量 T=(X̄-μ)/(S/√n) 服从 t(n-1),查 t(15) 的 0.975 分位数。
展开分步解答
t_{0.975}(15)=2.131,区间为 x̄±t·s/√n=10.4±2.131×2/4=10.4±1.066,即 (9.33,11.47)。总体方差未知而用样本方差代替后,枢轴量分子为正态、分母含独立卡方变量的平方根,比值服从 t(15) 而非标准正态;n 增大时 t 分布趋向正态。
结果核验:若误用 z_{0.975}=1.96,半宽为 0.98,区间更窄,小样本覆盖率将低于 95%;t 区间更宽正是对方差估计不确定性的补偿,可用模拟重复抽样核对覆盖率。