110 身心障礙特考三等 經建行政 統計學 考古題詳解

110 年・身心障礙特考・三等・經建行政
試題代碼 統計學

第 一 題10 分

記錄一個月(約四周)平日上班期間,每日搭公車的等候時間的次數分配如下:

等候時間少於 3 分鐘3~6 分鐘6~9 分鐘9 分鐘以上
次數9722

(一)假設等候時間服從指數分配,請用上述資料以等距組中點估計平均等候時間,並計算等候時間在 5 分鐘內的機率。(10 分)

(二)請利用卡方適合度檢定,檢定上述資料是否服從指數分配。(20 分)

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考兩件事:先把分組資料以組中點近似原始觀測值,估計指數分配的平均數;再用卡方適合度檢定,比較各組的觀察次數與指數分配下的期望次數。

指數分配的平均數與率參數關係為

E(X)=1λ,P(X≤x)=1−e−λx.E(X)=\frac{1}{\lambda},\qquad P(X\le x)=1-e^{-\lambda x}.

卡方適合度檢定統計量為

χ2=∑i=1k(Oi−Ei)2Ei,\chi^2=\sum_{i=1}^{k}\frac{(O_i-E_i)^2}{E_i},

其中 OiO_i 是觀察次數,EiE_i 是期望次數。若以資料估計一個參數,自由度為 k−1−1k-1-1。

(一)估計平均等候時間及五分鐘內機率

各組寬度皆為 3 分鐘。將「9 分鐘以上」按等距組中點慣例視為 9∼129\sim12 分鐘,四組中點依序為 1.5、4.5、7.5、10.51.5、4.5、7.5、10.5 分鐘。總次數為 2020,故平均等候時間估計為

xˉ=9(1.5)+7(4.5)+2(7.5)+2(10.5)20=8120=4.05 分鐘.\bar{x} =\frac{9(1.5)+7(4.5)+2(7.5)+2(10.5)}{20} =\frac{81}{20} =4.05\text{ 分鐘}.

以指數分配估計參數:

λ^=1xˉ=2081.\hat{\lambda}=\frac{1}{\bar{x}}=\frac{20}{81}.

因此,等候時間在 5 分鐘內的機率為

P(X≤5)=1−e−5λ^=1−e−100/81≈0.709.P(X\le5) =1-e^{-5\hat{\lambda}} =1-e^{-100/81} \approx0.709.

估計機率約為 70.9%。

(二)卡方適合度檢定

設定假設:

H0:X∼Exp⁡ ⁣(λ^=2081),H1:X 不服從此指數分配.H_0:X\sim\operatorname{Exp}\!\left(\hat{\lambda}=\frac{20}{81}\right), \qquad H_1:X\text{ 不服從此指數分配}.

四組區間依序為 [0,3)、[3,6)、[6,9)、[9,∞)[0,3)、[3,6)、[6,9)、[9,\infty)。在 H0H_0 下,各組機率為

p1=1−e−3λ^,p2=e−3λ^−e−6λ^,p3=e−6λ^−e−9λ^,p4=e−9λ^.\begin{aligned} p_1&=1-e^{-3\hat{\lambda}},\\ p_2&=e^{-3\hat{\lambda}}-e^{-6\hat{\lambda}},\\ p_3&=e^{-6\hat{\lambda}}-e^{-9\hat{\lambda}},\\ p_4&=e^{-9\hat{\lambda}}. \end{aligned}

乘上樣本數 2020,期望次數約為

(E1,E2,E3,E4)=(10.46, 4.99, 2.38, 2.17).(E_1,E_2,E_3,E_4)=(10.46,\ 4.99,\ 2.38,\ 2.17).

直接以四組計算,得到

χ2=∑i=14(Oi−Ei)2Ei≈1.09.\chi^2 =\sum_{i=1}^{4}\frac{(O_i-E_i)^2}{E_i} \approx1.09.

若採用未合併四組的慣例計算,自由度為

df=4−1−1=2,df=4-1-1=2,
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 二 題12 分

為了解中小企業數位化的情形,研究單位隨機抽出 64 家中小企業,調查結果顯示有 39 家已數位化。

(一)欲檢定母體數位化比例是否超過目標值 60%60\%,請寫出適當的檢定假說,並根據樣本資料計算檢定 pp-值。(12 分)

(二)為掌握數位化比例估計的精確度,請問在 95%95\% 的信賴度之下,抽樣誤差控制在 10%10\% 之內,隨機抽樣的樣本數至少應該有多少?(8 分)

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查單一母體比例的右尾檢定與母體比例的樣本數規劃。

樣本比例為 p^=x/n\hat p=x/n。檢定比例時,虛無假說中的比例 p0p_0 用於計算檢定統計量的標準誤;規劃信賴區間的樣本數時,則以容許誤差 EE、信賴水準對應的臨界值及預估比例代入公式。

(一)檢定數位化比例是否超過 60%

令 pp 為中小企業母體數位化比例。題目要檢定是否「超過」60%60\%,因此採右尾檢定:

H0:p≤0.60,H1:p>0.60.H_0:p\leq 0.60,\qquad H_1:p>0.60.

計算檢定統計量時,使用虛無假說邊界值 p0=0.60p_0=0.60。樣本比例為

p^=3964=0.609375.\hat p=\frac{39}{64}=0.609375.

在 H0H_0 邊界下,比例檢定統計量為

Z=p^−p0p0(1−p0)/n=0.609375−0.600.60(0.40)/64≈0.153.Z=\frac{\hat p-p_0}{\sqrt{p_0(1-p_0)/n}} =\frac{0.609375-0.60}{\sqrt{0.60(0.40)/64}} \approx 0.153.

因此右尾檢定的 pp-值為

p-值=P(Z≥0.153)=1−Φ(0.153)≈0.439.p\text{-值}=P(Z\geq 0.153)=1-\Phi(0.153)\approx 0.439.

此 pp-值偏大,表示樣本結果不足以支持母體數位化比例高於 60%60\%;不過題目未指定顯著水準,故此處以報告 pp-值為主。

(二)95% 信賴度下,抽樣誤差控制在 10% 內的樣本數

估計母體比例時,信賴區間的誤差限為

E=zα/2p(1−p)n.E=z_{\alpha/2}\sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}.

令 E≤0.10E\leq 0.10,95% 信賴度下 zα/2=z0.975=1.96z_{\alpha/2}=z_{0.975}=1.96。題目未提供事前比例估計值,為保守確保誤差限,取 p(1−p)p(1-p) 的最大值,即 p=0.5p=0.5 時的 0.250.25。解出樣本數下限:

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 三 題13 分

一項行動支付使用率調查顯示,500 位受訪者中高齡(45~55 歲)有 150 位,其中有 105 位曾使用行動支付;非中高齡受訪者中,則有 210 位表示曾使用行動支付。

(一)在 5%5\% 的顯著水準下,請寫出檢定中高齡層與非中高齡層在行動支付的使用率是否相同的假說,並完成檢定。(13 分)

(二)請寫出兩年齡層在行動支付的使用率差之 95%95\% 信賴區間。(9 分)

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考驗兩個母體比例是否相同的假設檢定,以及兩個母體比例差的信賴區間。

令 p1p_1 為中高齡層的行動支付使用率,p2p_2 為非中高齡層的行動支付使用率。兩組樣本比例為

p^1=105150=0.70,p^2=210350=0.60.\hat p_1=\frac{105}{150}=0.70,\qquad \hat p_2=\frac{210}{350}=0.60.

全體受訪者中曾使用行動支付者共有 105+210=315105+210=315 位,總樣本數為 500500 位。

(一)假說檢定

題目詢問兩年齡層使用率「是否相同」,因此採雙尾檢定:

H0:p1=p2,H1:p1≠p2.H_0:p_1=p_2,\qquad H_1:p_1\ne p_2.

在虛無假設成立時,兩組具有共同使用率,以合併比例估計:

p^=105+210150+350=315500=0.63.\hat p=\frac{105+210}{150+350}=\frac{315}{500}=0.63.

檢定統計量為

Z=p^1−p^2p^(1−p^)(1n1+1n2)=0.70−0.600.63(0.37)(1150+1350)≈2.12.Z= \frac{\hat p_1-\hat p_2} {\sqrt{\hat p(1-\hat p)\left(\frac{1}{n_1}+\frac{1}{n_2}\right)}} = \frac{0.70-0.60} {\sqrt{0.63(0.37)\left(\frac{1}{150}+\frac{1}{350}\right)}} \approx 2.12.

顯著水準 α=0.05\alpha=0.05 的雙尾臨界值為 z0.025=1.96z_{0.025}=1.96。由於

∣Z∣=2.12>1.96,|Z|=2.12>1.96,

故拒絕 H0H_0。在 5%5\% 顯著水準下,有統計證據顯示中高齡層與非中高齡層的行動支付使用率不同。樣本結果顯示,中高齡層使用率較高,兩組樣本比例差為 0.70−0.60=0.100.70-0.60=0.10,即高出 1010 個百分點。

(二)兩比例差的 95%95\% 信賴區間

令差異方向為「中高齡層減非中高齡層」,估計值為

p^1−p^2=0.10.\hat p_1-\hat p_2=0.10.

計算信賴區間時,標準誤使用兩組各自的樣本比例,不使用合併比例:

SE=p^1(1−p^1)n1+p^2(1−p^2)n2=0.70(0.30)150+0.60(0.40)350≈0.04567.SE= \sqrt{\frac{\hat p_1(1-\hat p_1)}{n_1} +\frac{\hat p_2(1-\hat p_2)}{n_2}} = \sqrt{\frac{0.70(0.30)}{150} +\frac{0.60(0.40)}{350}} \approx 0.04567.

因此 95%95\% 信賴區間為

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 四 題19 分

為評估溝通技巧課程上課方式是否會影響業績,某保經公司將 30 位新進業務員隨機分成 3 組,分別接受以互動式、傳統講授及錄影片觀看等三種方式完成溝通技巧課程。三個月後檢視 3 組業務員的業績平均值與標準差如下(單位為萬元):

組別互動式傳統講授錄影片觀看
平均數35.230.725.9
標準差4.866.257.81

(一)請完成變異數分析表,寫出檢定不同的上課方式業績是否有差異的檢定假說,並在 5%5\% 的顯著水準下完成檢定。(19 分)

(二)請說明使用變異數分析模式的假設條件為何?(9 分)

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題使用單因子變異數分析,比較三種課程方式下的業績母體平均數。虛無假設是三組平均數相同;若拒絕虛無假設,表示至少有一種方式的平均業績不同。

每組有 ni=10n_i=10 人,總樣本數 N=30N=30。組間平方和衡量各組平均數與總平均數的差異;組內平方和衡量各組內個別業績的變異。

解題方法與計算

設互動式、傳統講授及錄影片觀看三組的母體平均業績分別為 μ1,μ2,μ3\mu_1,\mu_2,\mu_3,檢定假說為:

H0:μ1=μ2=μ3H_0:\mu_1=\mu_2=\mu_3 H1:至少有一組母體平均數不同H_1:\text{至少有一組母體平均數不同}

因各組樣本數相同,總平均數為:

xˉ..=35.2+30.7+25.93=30.6\bar{x}_{..}=\frac{35.2+30.7+25.9}{3}=30.6

組間平方和:

SSB=∑i=13ni(xˉi−xˉ..)2=10[(35.2−30.6)2+(30.7−30.6)2+(25.9−30.6)2]=432.6SS_B=\sum_{i=1}^{3}n_i(\bar{x}_i-\bar{x}_{..})^2 =10\left[(35.2-30.6)^2+(30.7-30.6)^2+(25.9-30.6)^2\right] =432.6

組內平方和由各組的樣本標準差計算:

SSW=∑i=13(ni−1)si2=9(4.862+6.252+7.812)=1113.1038SS_W=\sum_{i=1}^{3}(n_i-1)s_i^2 =9(4.86^2+6.25^2+7.81^2) =1113.1038

總平方和為:

SST=SSB+SSW=432.6+1113.1038=1545.7038SS_T=SS_B+SS_W=432.6+1113.1038=1545.7038

自由度分別為組間 3−1=23-1=2、組內 30−3=2730-3=27、總計 30−1=2930-1=29。因此變異數分析表如下:

變異來源平方和 SS自由度 df均方 MSFF 值
組間432.60002216.30005.2467
組內(誤差)1113.10382741.2261
總計1545.703829

檢定統計量為:

F=MSBMSW=216.341.2261=5.2467F=\frac{MS_B}{MS_W} =\frac{216.3}{41.2261} =5.2467

在顯著水準 α=0.05\alpha=0.05 下,查表得 F2,27,0.05=3.3541F_{2,27,0.05}=3.3541。因為 5.2467>3.35415.2467>3.3541,故拒絕 H0H_0。在 5%5\% 顯著水準下,有足夠證據認為三種上課方式的平均業績並非全都相同;

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

其他考古題