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信賴區間與抽樣

高中 12 年級 · 資料與不確定性

觀念

0.160.180.200.220.240.26真正的 p = 0.2沒蓋到每條 = 一次抽樣的 p̂ ± 0.02;10 條有 9 條蓋到 p

從 nn 人的樣本得到比例 p^\hat p,母體比例的 95% 信賴區間約為 p^±2p^(1−p^)n\hat p\pm2\sqrt{\dfrac{\hat p(1-\hat p)}{n}}:整個根號 p^(1−p^)n\sqrt{\dfrac{\hat p(1-\hat p)}{n}} 是標準誤,乘 2 是常態分布 95% 的範圍。「95%」描述的是方法:重複抽樣很多次,約 95% 的區間會包含真正的母體比例。誤差界與 n\sqrt n 成反比——樣本數 4 倍,誤差減半;p^=0.5\hat p=0.5 時誤差界最大,約 1n\dfrac{1}{\sqrt n}。

例:1600 人中 320 人支持,p^=0.2\hat p=0.2,誤差界 =20.16/1600=0.02=2\sqrt{0.16/1600}=0.02,區間 [0.18,0.22][0.18,0.22]。民調「誤差 ±3%\pm3\%」就是 n≈1100n\approx1100。

信賴區間是從樣本推論母體的標準工具,是所有民調、臨床試驗與品管報告的核心。

例題

隨機抽樣 900900 人,其中 9090 人支持某政策(樣本比例 p^=0.1\hat{p} = 0.1)。以「p^±2p^(1−p^)/n\hat{p} \pm 2\sqrt{\hat{p}(1-\hat{p})/n}」作為母體比例的 95% 信賴區間。求誤差界(即 2p^(1−p^)/n2\sqrt{\hat{p}(1-\hat{p})/n},用小數)。

看解法與答案

先算根號裡:p^(1−p^)=0.1×0.9=0.09\hat{p}(1-\hat{p}) = 0.1 \times 0.9 = 0.09,除以 n=900n = 900 得 0.00010.0001。

開根號:0.0001=0.01\sqrt{0.0001} = 0.01(標準誤)。

乘 2 得誤差界 0.020.02。

答案: 0.020.02

用在哪裡

插畫

信賴區間與抽樣:情境插畫信賴區間與抽樣:例題插畫

學習路徑

先學會

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