113 原住民特考四等 經建行政 統計學概要 考古題詳解

113 年・原住民特考・四等・經建行政
試題代碼 統計學概要

第 一 題8 分

臺灣本島總共有四個區域:

北部區域包括臺北市、新北市、基隆市、新竹市、桃園市、新竹縣及宜蘭縣;中部區域包括臺中市、苗栗縣、彰化縣、南投縣及雲林縣;南部區域包括高雄市、臺南市、嘉義市、嘉義縣及屏東縣;東部區域包括花蓮縣及臺東縣。唯一不臨海的縣市是南投縣。

今隨機不放回抽取 4 個縣市,計算下列三個子題的機率:

(一)沒有抽到南投縣的機率。

(二)抽到南投縣的機率。

(三)抽到兩個北部區域縣市和一個東部區域縣市的機率。

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核心觀念

本題考不放回抽樣的組合機率。每次抽取後不放回,因此不計抽取順序;從 nn 個縣市中任取 rr 個的樣本數為組合數:

(nr)=n!r!(n−r)!\binom{n}{r}=\frac{n!}{r!(n-r)!}

臺灣本島共有 2222 個縣市,隨機抽取 44 個的總樣本數為:

(224)=7,315\binom{22}{4}=7{,}315

解題方法與計算

(一)沒有抽到南投縣

排除南投縣後,從其餘 2121 個縣市抽取 44 個:

P(未抽到南投)=(214)(224)=5,9857,315=2733=911P(\text{未抽到南投})=\frac{\binom{21}{4}}{\binom{22}{4}} =\frac{5{,}985}{7{,}315} =\boxed{\frac{27}{33}} =\boxed{\frac{9}{11}}

(二)抽到南投縣

可直接計算「包含南投縣」的組合數:南投縣已占一席,再從其餘 2121 個縣市選 33 個。

P(抽到南投)=(213)(224)=1,3307,315=211P(\text{抽到南投})=\frac{\binom{21}{3}}{\binom{22}{4}} =\frac{1{,}330}{7{,}315} =\boxed{\frac{2}{11}}

也可用補事件驗算:

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第 二 題10 分

未完成的變異數分析表如下:

變異來源平方和自由度均方和FF
處理 Treatment____222020____
誤差 Error________________
合計 Total5005001111________

μi\mu_i:第 ii 個處理的母體平均數。

(一)完成上述的變異數分析表。

(二)處理個數和總樣本數。

(三)寫出虛無與對立假設。

(四)根據變異數分析表,在 0.050.05 顯著水準下,對(三)之假設檢定寫下結論。

(臨界值資料:____ =4.10=4.10;____ =4.26=4.26;____ =3.86=3.86;____ =3.98=3.98。)

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核心觀念

本題考單因子變異數分析(one-way ANOVA)的變異分解、自由度及 FF 檢定。處理間平方和、誤差平方和與總平方和滿足:

SST=SS處理+SS誤差SS_T=SS_{\text{處理}}+SS_{\text{誤差}}

其中均方和為平方和除以自由度,檢定統計量為:

F=MS處理MS誤差F=\frac{MS_{\text{處理}}}{MS_{\text{誤差}}}

解題方法

處理的自由度為 k−1=2k-1=2,且處理均方和為 2020,所以處理平方和為:

SS處理=MS處理×df處理=20×2=40SS_{\text{處理}}=MS_{\text{處理}}\times df_{\text{處理}} =20\times2=40

由總平方和為 500500,得到誤差平方和:

SS誤差=500−40=460SS_{\text{誤差}}=500-40=460

總自由度為 N−1=11N-1=11,因此總樣本數 N=12N=12。誤差自由度為:

df誤差=11−2=9df_{\text{誤差}}=11-2=9

誤差均方和與 FF 值分別為:

MS誤差=4609≈51.11MS_{\text{誤差}}=\frac{460}{9}\approx51.11 F=20460/9≈0.391F=\frac{20}{460/9}\approx0.391

完成的變異數分析表如下:

變異來源平方和自由度均方和FF
處理 Treatment40402220200.3910.391
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第 三 題10 分

某化學工廠僱用時薪員工和受薪員工。人力資源副總裁對 380380 名員工進行調查,以了解他們對當前醫療保健福利計畫的滿意度,然後根據薪酬類型(即時薪或受薪)對員工進行分類。結果如下表:

薪酬類型滿意中立不滿意總計
受薪30301717885555
時薪1401401271275858325325
合計1701701441446666380380

在 0.050.05 顯著水準下,得出薪酬類型和醫療保健福利滿意度水準相關的結論是否合理?

(一)寫出虛無與對立假設。

(二)對(一)之假設,完成完整的統計檢定計算過程,並做出結論。

(臨界值:χ1,0.052=3.841\chi^2_{1,0.05}=3.841;χ2,0.052=5.991\chi^2_{2,0.05}=5.991;χ3,0.052=7.815\chi^2_{3,0.05}=7.815;χ4,0.052=9.488\chi^2_{4,0.05}=9.488。)

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核心觀念

本題考驗列聯表的卡方獨立性檢定,用來判斷兩個類別變數是否彼此獨立:

  • 薪酬類型:受薪、時薪。
  • 醫療保健福利滿意度:滿意、中立、不滿意。

若兩變數獨立,代表滿意度分布不因薪酬類型而異。檢定統計量為

χ2=∑(Oij−Eij)2Eij,Eij=列合計×欄合計總數,\chi^2=\sum \frac{(O_{ij}-E_{ij})^2}{E_{ij}}, \qquad E_{ij}=\frac{\text{列合計}\times\text{欄合計}}{\text{總數}},

其中 OijO_{ij} 是觀察次數,EijE_{ij} 是虛無假設成立時的期望次數。自由度為

df=(r−1)(c−1).df=(r-1)(c-1).

(一)虛無與對立假設

令薪酬類型為 XX,滿意度為 YY:

  • H0H_0:薪酬類型與醫療保健福利滿意度相互獨立,兩者不相關。
  • H1H_1:薪酬類型與醫療保健福利滿意度不獨立,兩者相關。

(二)檢定計算與結論

1. 計算期望次數

依公式 Eij=(列合計×欄合計)/380E_{ij}=(\text{列合計}\times\text{欄合計})/380,各格期望次數如下:

薪酬類型滿意中立不滿意
受薪55(170)/380=24.60555(170)/380=24.60555(144)/380=20.84255(144)/380=20.84255(66)/380=9.55355(66)/380=9.553
時薪325(170)/380=145.395325(170)/380=145.395325(144)/380=123.158325(144)/380=123.158325(66)/380=56.447325(66)/380=56.447

2. 計算檢定統計量

將觀察次數與期望次數代入卡方統計量:

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第 四 題10 分

某花生醬公司的品質控制部門負責檢查 88 盎司罐裝花生醬的重量。上一小時生產的 1515 罐樣品重量如下:

7.50, 7.69, 7.70, 7.72, 7.79, 7.80, 7.85, 7.86, 7.90, 7.94, 7.97, 8.01, 8.03, 8.06, 8.097.50,\ 7.69,\ 7.70,\ 7.72,\ 7.79,\ 7.80,\ 7.85,\ 7.86,\ 7.90,\ 7.94,\ 7.97,\ 8.01,\ 8.03,\ 8.06,\ 8.09

(一)中位數是多少盎司?

(二)決定第一四分位數 Q1Q_1 和第三四分位數 Q3Q_3 對應的重量。

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核心觀念

本題考排序資料的中位數與四分位數。中位數將已排序的資料分成數量相等的上下兩半;第一四分位數 Q1Q_1 是下半部的中位數,第三四分位數 Q3Q_3 是上半部的中位數。

解題方法

題目給的 1515 筆重量已由小到大排列,記為 x(1),…,x(15)x_{(1)},\ldots,x_{(15)}。

中位數的位置為

n+12=15+12=8,\frac{n+1}{2}=\frac{15+1}{2}=8,

因此取第 88 筆資料:

Median⁡=x(8)=7.86 盎司.\operatorname{Median}=x_{(8)}=7.86\text{ 盎司}.
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