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第五节
假设检验

一、单项选择题(每题的备选项中,只有1个最符合题意)

1.为了判断强度均值为38kg/cm 2 的金属材料在经改进后的强度是否提高,随机抽取了20个样品,测得强度平均值为39.2kg/cm 2 ,则下列说法中,正确的是(  )。 [2010年真题]

A.只提高1.2kg/cm 2 ,强度提高肯定不显著

B.需要使用单总体t检验来判断改进后的强度是否比原来有显著提高

C.改进后强度平均值为39.2kg/cm 2 ,确实比原来有所提高

D.因为没有提供总体标准差的信息,因而无法做出判断

【答案】 B

【解析】 强度是否有显著提高需使用假设检验进行判断,因没有提供总体标准差,所以应使用单总体t检验。

2.假设检验中的显著性水平α表示(  )。

A.犯第一类错误的概率不超过α

B.犯第二类错误的概率不超过α

C.犯两类错误的概率之和不超过α

D.犯第一类错误的概率不超过1-α

【答案】 A

【解析】 显著性水平α表示当原假设为真时拒绝原假设的概率(即犯第一类错误的概率)的最大值。

3.原假设H 0 :某生产过程的不合格品率不大于p 0 ,则第二类错误指的是(  )。

A.认为该过程生产的不合格品率大于p 0 ,但实际并不大于p 0

B.认为该过程生产的不合格品率不大于p 0 ,但实际大于p 0

C.认为该过程生产的不合格品率不大于p 0 ,但实际也不大于p 0

D.认为该过程生产的不合格品率大于p 0 ,但实际也大于p 0

【答案】 B

【解析】 第二类错误是取伪错误,即实际上原假设不真,而备择假设成立,但接受了H 0 ,也就是该生产过程的不合格品率大于p 0 ,却认为该过程的不合格品率不大于p 0

4.在假设检验中,接受原假设H 0 时,可能(  )错误。

A.犯第一类

B.犯第二类

C.既犯第一类,又犯第二类

D.不犯任一类

【答案】 B

【解析】 假设检验过程中会出现的两类错误为:①拒真错误:原假设H 0 为真,但由于抽样的随机性,样本落在拒绝域W内,从而导致拒绝H 0 ,其发生概率记为α,又称为显著性水平;②取伪错误:原假设H 0 不真,但由于抽样的随机性,样本落在W—内,从而导致接受H 0 ,其发生概率为β。

5.在假设检验中,H 0 为原假设,H 1 为对立假设,则第一类错误指的是(  )。

A.H 0 真,接受H 0

B.H 0 不真,拒绝H 0

C.H 1 不真,拒绝H 0

D.H 1 真,接受H 0

【答案】 C

6.下列各项不属于假设检验中判断错误种类的是(  )。

A.拒真错误

B.原假设H 0 为真,但由于抽样的随机性,样本落在拒绝域W内,从而导致拒绝H 0

C.取伪错误

D.原假设H 0 为不真,但由于抽样的随机性,样本落在拒绝域W内,从而导致接受H 0

【答案】 D

7.关于假设检验中的两类错误,下述有误的一项是(  )。

A.在相同样本量下,要使α小,必导致β大

B.在相同样本量下,要使β小,必导致α大

C.要使α、β皆小,只有增大样本量n才可达到,这是最常用的,也是最佳选择

D.控制α,但不使α过小,在适当控制α中制约β

【答案】 C

【解析】 理论研究表明:①在相同样本量下,要使α小,必导致β大;②在相同样本量下,要使β小,必导致α大;③要使α、β皆小,只有增大样本量n才可达到,这在实际中有时并不可行。折中方案是:控制α,但不使α过小,在适当控制α中制约β,常选α=0.05,有时也用α=0.10或0.01。

8.在假设检验的u检验法(双侧)中,显著水平α=0.05,则下列表述正确的是(  )。

A.原假设H 0 真,以95%的概率判断H 0

B.原假设H 0 真,以5%的概率判断H 0

C.原假设H 0 不真,以95%的概率判断H 0

D.原假设H 0 不真,以5%的概率判断H 0 不真

【答案】 A

【解析】 由题意可知,原假设H 0 为真,以95%的概率判断H 0 真;或原假设H 0 真,以5%的概率判断H 0 不真。

9.设一项t检验的α值为0.10,它表示(  )。

A.有10%的概率判断不存在差异,但实际上有差异

B.做出正确判断的概率为10%

C.有10%的概率判断原假设不真,但实际上原假设为真

D.做出错误判断的概率为90%

【答案】 C

【解析】 显著性水平α表示第一类错误(拒真错误)发生的概率,即当原假设成立时却拒绝原假设的概率大小。

10.为了判断改进后的日产量是否比原来的200(千克)有所提高,抽取了20天的日产量数据,发现日产量的平均值为201(千克),下列结论正确的有(  )。

A.只提高1千克,产量的提高肯定是不显著的

B.日产量平均值为201(千克),确实比原来有所提高

C.需要使用单总体t检验来判断改进后的产量是否比原来有显著提高

D.因为没有提供总体标准差的信息,因而不可能做出判断

【答案】 C

【解析】 日产量是否有显著的差异需使用假设检验进行判断,因为没有提供总体标准差,所以应使用单总体t检验。

11.设x 1 ,x 2 ,…,x n 是从某正态总体随机抽取的一个样本,在σ未知情况下,考察以下假设的检验问题:H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 ,则给定α下,该检验的拒绝域为(  )。

A.|t|>t α (n-1)

B.|t|>t 1-α (n-1)

C.|t|> (n-1)

D.|t|> (n-1)

【答案】 D

【解析】 在σ未知场合对正态均值作双侧假设检验时,其拒绝域应在t轴的两侧,具体是|t|> (n-1)。

12.已知X 1 ,X 2 ,…,X n 是从某正态总体随机抽取的一个样本,在μ未知的情况下,对于假设的检验问题H 0 :σ 2 =σ 20 ,H 1 :σ 2 ≠σ 20 ,则给定α下,该检验的拒绝域为(  )。

A.χ 2 (n-1)

B.χ 2 (n-1)

C.χ 2 (n-1)

D.χ 2 < (n-1)

【答案】 C

【解析】 μ未知,对正态分布方差σ 2 作假设检验时,采用χ 2 检验,

拒绝域为χ 2 (n-1)或χ 2 (n-1)。

13.设X~N(μ,σ 2 ),σ未知,x i 为样本(i=1,2,…,n)。H 0 :μ≤μ 0 ,H 1 :μ>μ 0 ,α为显著性水平,则接受域(  )。

A.t< (n-1)

B.t> (n-1)

C.t<t 1 -α (n-1)

D. (n-1)<t< (n-1)

【答案】 C

【解析】 对单侧要求的假设检验,σ未知,采用t检验,检验统计量 ,拒绝域为{t>t 1 -α (n-1)},所以接受域为{t<t 1 -α (n-1)}。

14.设X~N(μ,σ 2 ),σ已知,x i 为样本(i=1,2,…,n)。H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 ,则检验统计量指的是(  )。

【答案】 B

【解析】 对于单个正态总体,当总体方差σ 2 已知时,均值μ的检验统计量为

15.在假设检验中,对t检验法而言,如果检验结果在α=0.05水平上不拒绝H 0 ,则在0.01水平上的结论为(  )。

A.拒绝H 0

B.不拒绝H 0

C.不拒绝也不接受H 0

D.无法判断

【答案】 B

【解析】 α值越小,则接受的概率越大。

16.已知污水中某种有毒化学物质的含量X~N(μ,σ 2 ),环境保护法规定有毒物质的平均含量不超过2ppm,对污水进行监控16次,测得 =2.1ppm,s=0.382ppm,问有毒物质在α=0.05水平是否超标?(  )(t 0.95 (15)=1.753,t 0.95 (16)=1.746)

A.超过标准

B.不超过标准

C.不能确定

D.需重新抽样进行检验

【答案】 B

【解析】 根据题意,μ已知,σ未知,采用t检验,检验统计量 ,拒绝域为(t 1 -α (n-1),+∞),而 ≈1.047,而t 0.95 (15)=1.753>1.047,所以没有超过标准。

17.某厂订购一批自行车零件,双方规定其不合格品率不超过5%为合格品,现从该批随机抽取100个零件进行检验,发现有7件不合格品,当显著水平α=0.05时,该批产品的检验结论为(  )。

A.拒绝该批产品

B.接受该批产品

C.不能确定

D.可拒绝也可接受该批产品

【答案】 B

【解析】 此假设检验求解过程为:①立假设H 0 : ≤0.05,H 1 : >0.05;②因为样本量n=100较大,故可选用近似u检验;③根据显著性水平α=0.05及备择假设可确定拒绝域为{u>u 1-α }={u>1.645};④由样本观测值,求得:

由于u未落在拒绝域中,所以不能拒绝原假设,应接受这批产品。

二、多项选择题(每题的备选项中,有2个或2个以上符合题意,至少有1个错项)

1.对生产的导线阻值是否等于设计值进行假设检验,则下列说法正确的有(  )。 [2012年真题]

A.该问题的原假设为生产的导线的阻值等于设计值

B.该问题应使用双侧假设检验

C.该问题属于比例P的假设检验

D.该问题应使用卡方检验统计量

E.该问题的第一类错误是指实际生产中导线阻值等于设计值时,却判断为阻值不等于设计值

【答案】 AE

【解析】 A项,建立假设时,一般与题目的问法相一致,是我们所期望得到的试验结果。E项,根据犯第一类错误的定义,拒真错误:原假设H 0 为真,但由于抽样的随机性,样本落在拒绝域W内,从而导致拒绝H 0

2.在正态方差未知时,对正态均值μ的检验问题H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 的拒绝域W=(  )。 [2007年真题]

A.{|t|>t 1-α (n-1)}

B.{|t|>t α (n-1)}

C.{|t|>t 1-α/2 (n-1)}

D.{|t|>-t α/2 (n-1)}

E.{|u|>u 1-α/2 }

【答案】 CD

【解析】 正态方差未知时,对正态均值μ的检验问题H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 的拒绝域W={t>t 1 -α/2 (n-1)},而t 1 -α/2 (n-1)=-t α/2 (n-1),所以W={t>t 1 -α/2 (n-1)}={|t|>-t α/2 (n-1)}。

3.在假设检验中,记H 0 为原假设,H 1 为对立假设,则第二类错误指的是(  )。

A.H 1 真,拒绝H 0

B.H 1 真,接受H 0

C.H 0 真,拒绝H 0

D.H 0 不真,接受H 0

E.H 0 真,接受H 0

【答案】 BD

4.在假设检验中,设显著性水平α=0.05,则下列表述正确的有(  )。

A.有5%的概率判断原假设H 0 真,但实际上H 0 不真

B.做出正确判断的概率为95%,但实际上H 0 为真

C.有5%的概率判断原假设H 0 不真,但实际上H 0 为真

D.有95%的概率判断原假设H 0 真,但实际上H 0 不真

E.若H0真,有2.5%的概率判断原假H 0 不真

【答案】 BC

【解析】 假设检验中,第一类错误是指拒真错误,即原假设H 0 为真,H 1 不真,但由于抽样的随机性,样本落在拒绝域W内,从而导致拒绝H 0 ,其发生的概率记为α;第二类错误是取伪错误,即原假设H 0 不真,但由于抽样的随机性,样本落在 内,从而导致接受H 0 。则显著性水平α=0.05表示当原假设为真时,做出正确判断的概率为95%,做出错误判断的概率为5%。

5.关于假设检验的两类错误,下列描述正确的有(  )。

A.犯拒真错误的可能性不超过α

B.犯取伪错误的可能性不超过α

C.α取值越小,拒绝域也会越小,拒绝原假设的理由越充分

D.假设检验中,接受原假设H 0 时,可能犯第一类错误

E.犯第一类错误的概率α与犯第二类错误的概率β之间是相互关联的,降低α时,β也会随之降低

【答案】 AC

【解析】 犯取伪错误的可能性不超过β。假设检验中,接受原假设H 0 时,可能犯第二类错误。犯第一类错误的概率α与犯第二类错误的概率β之间是相互关联的,在相同样本量下,降低α时,β也会随之升高;降低β时,α也会随之升高。

6.在假设检验中,对u检验法而言,如果检验结果在α=0.10水平上拒绝原假设H 0 ,则在α=0.05水平上,可能的检验结论有(  )。

A.拒绝原假设H 0

B.不拒绝H 0

C.不拒绝也不接受H 0

D.可能拒绝也可能接受

E.无法判定

【答案】 ABD

【解析】 α越小拒绝的可能性越小,对于此题可能拒绝,也可能落在接受范围内。

7.假设检验的基本步骤包括(  )。

A.建立零假设H 0 和对立假设H 1

B.选择检验用的统计量,给出拒绝域形式

C.选择检验方法

D.确定临界值C,给出拒绝域W

E.根据统计量的值,作出拒绝与否的推断

【答案】 ABDE

【解析】 假设检验的基本步骤可分为五步,具体为:①建立假设;②选择检验统计量,给出拒绝域的形式;③给出显著性水平α;④确定临界值C,给出拒绝域W;⑤判断,即根据样本计算的检验统计量是否落入拒绝域内为依据,如落入拒绝域则接受H 1 ,未落入拒绝域则接受H 0

8.下列可以作为原假设的命题有(  )。

A.两个总体方差相等

B.两个样本均值相等

C.总体不合格品率不超过0.01

D.样本中的不合格品率不超过0.05

E.两个样本方差相等

【答案】 AC

【解析】 关于总体参数的命题可以作为原假设,样本统计量是随机变量,不能作为假设。

9.关于正态均值μ的假设检验(σ已知情形)常用的三对假设为(  )。

A.H 0 :μ≤μ 0 ,H 1 :μ>μ 0

B.H 0 :μ≥μ 0 ,H 1 :μ<μ 0

C.H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0

D.H 0 :μ≤μ 0 ,H 1 :μ<μ 0

E.H 0 :μ≥μ 0 ,H 1 :μ>μ 0

【答案】 ABC

【解析】 关于正态均值μ常用的三对假设为:①H 0 :μ≤μ 0 ,H 1 :μ>μ 0 ;②H 0 :μ≥μ 0 ,H 1 :μ<μ 0 ;③H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 。其中①②为单侧假设检验问题,③为双侧假设问题。

10.设X~N(μ,σ 2 ),其中σ 2 已知,H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 的显著性水平为α的拒绝域为(  )。

A.|u|>u α

B.|u|>u 1 -α

C.|u|>-u α/2

D.|u|>u 1 -α/2

E.|u|>1-u α/2

【答案】 CD

【解析】 在σ已知时,应采用u检验法,此时关于H 0 :μ=μ 0 ,H 1 :μ≠μ 0 的假设检验问题的拒绝域为{|u|>u 1 -α/2 }。又因为标准正态分布的对称性,可知u 1 -α/2 =-u α/2 ,所以拒绝域又可以表示为|u|>-u α/2

11.在假设检验中,下面的说法正确的有(  )。

A.建立假设时,有原假设Η 0 和备择假设Η 1

B.已知μ 0 ,可假设Η 0 :μ=μ 0 ,Η 1 :μ≠μ 0 检验样本均值是否为μ 0

C.正态总体σ己知时,μ的显著性水平为α的检验采用 作为检验统计量

D.假设Η 0 :μ≤μ 0 ,Η 1 :μ>μ 0 ,是双侧假设检验

E.假设Η 0 :μ=μ 0 ,Η 1 :μ≠μ 0 ,是双侧假设检验

【答案】 ABCE

【解析】 D项,对假设Η 0 :μ≤μ 0 ,备择假设Η 1 :μ>μ 0 ,是单侧假设检验。

三、综合分析题(由单项选择题和多项选择题组成)

(一)某食品公司生产袋装食品,其容量服从正态分布,规定均值μ=245(ml),标准差σ=3(ml)。今从中随机抽取32袋,测得样本均值 =246(ml)。

1.检验袋平均容量是否符合规定要求的原假设H 0 为(  )。

A.μ=245

B.μ≠245

C.μ≤245

D.μ≥245

【答案】 A

【解析】 原假设是指符合规定要求,即μ=245。

2.检验方法采用(  )。

A.F检验法

B.t检验法

C.u检验法

D.χ 2 检验法

【答案】 C

【解析】 标准差σ已知的情况下使用u检验法。

3.当α=0.05时,袋的平均容量是否符合标准规定?(  )

(u 0.95 =1.645,t 0.95 (31)=1.6955,t 0.95 (32)=1.694,t 0.975 (31)=2.04,u 0.975 =1.96)

A.符合

B.不符合

C.不能确定

D.以上都不对

【答案】 A

【解析】 使用u检验法,则统计量为 ,代入数据求得 ,而u 0 .975 =1.96>1.886,u未落在拒绝域中,所以袋的平均容量符合标准规定。

(二)已知某企业生产铜丝,其直径X~N(32.5,1.1 2 ),现从该企业生产的一批铜丝中随机抽取6个样品,测得直径均值 =31.13mm,假定现在生产的铜丝的标准差未变。

1.检验铜丝抗拉强度均值是否变小的原假设H0为(  )。

A.μ<32.5

B.μ≤32.5

C.μ=32.5

D.μ≥32.5

【答案】 D

【解析】 由于要检验强度是否变小,故原假设用μ≥32.5。

2.检验方法采用的是(  )。

A.t检验法

B.u检验法

C.F检验法

D.χ2检验法

【答案】 B

3.当α=0.05时,推断铜丝直径均值是(  )。

(u 0.95 =1.645,t 0.95 (5)=2.015, (5)=12.83,t 0.97 (5)=2.571,u 0.975 =1.96)

A.变小

B.不变

C.不能确定

D.变大

【答案】 A

【解析】 使用u检验法,则统计量为 ,代入数据求得 ,因为u<u 0.05 =-u 0.95 =-1.654,u落入拒绝域,拒绝原假设,即铜丝直径均值变小。

(三)某食品公司生产袋装饼干,其容量服从正态分布,已知标准差σ=3g,标准规定每袋容量为245g。

1.假定袋装饼干的均值95%置信区间长度不超过2.1g,则样本容量至少为(  )。

A.5

B.6

C.31

D.32

【答案】 D

【解析】 对于标准差已知的情况中下,可知置信区间长度应为 ,则根据题意有 ≤2.1,则代入数据可得 ≥5.6,所以n≥31.36,则样本容量至少为32。

2.在题设及题1的条件下,测得样本均值 =247g,假定显著水平α=0.05,则袋装饼干的平均重量是(  )。

(u 0.975 =1.96;t 0.975 (31)=2.0395; (31)=48.232;u 0.95 =1.645;t 0.95 (31)=1.6955; (31)=44.985)

A.符合标准规定

B.不符合标准规定

C.不能确定

D.其他

【答案】 B

【解析】 根据题意,检验统计量 ,代入数据求得u= ≈3.771>1.96,所以拒绝原假设,即袋装饼干的平均重量不符合标准规定。

(四)某厂用自动包装机包装酱油。已知每袋酱油净重服从正态分布,标准规定每袋酱油净重1kg,标准差不超过0.02kg;某日开工后,随机抽取9袋,测得 =0.998kg,s=0.032kg。

1.检验每袋酱油质量的均值是否符合标准规定的原假设H 0 为(  )。

A.μ<1

B.μ≤1

C.μ=1

D.μ≥1

【答案】 C

【解析】 标准规定每袋酱油净重1kg,检验酱油净重的均值是否符合标准规定的原假设H 0 用μ=1。

2.检验均值的方法采用(  )。

A.u检验法

B.t检验法

C.F检验法

D.χ 2 检验法

【答案】 B

【解析】 标准差σ未知的情况下使用t检验法。

3.当α=0.05时,推断每袋酱油质量的均值是(  )。

A.符合标准规定

B.不符合标准规定

C.不能确定

D.其他

【答案】 A

【解析】 使用t检验法的统计量为 =-0.1875,查表得t 0.975 (8)=2.306,

则t< (n-1),故接受原假设,即每袋酱油质量的均值符合标准规定。

4.检验酱油净重的标准差是否符合标准规定的原假设H 0 为(  )。

A.σ<0.02

B.σ≤0.02

C.σ≥0.02

D.σ>0.02

【答案】 B

【解析】 标准差不超过0.02kg,故原假设为σ≤0.02。

5.检验标准差的方法采用(  )。

A.u检验法

B.t检验法

C.F检验法

D.χ 2 检验法

【答案】 D

【解析】 检验标准差的方法是通过样本方差构造χ 2 检验法。

6.当α=0.05时,推断袋酱油质量的标准差是(  )。

(t 0.975 (8)=2.306,u 0.975 =1.96, (8)=15.51)

A.变大

B.不变

C.不能确定

D.变小

【答案】 A

【解析】 使用χ 2 检验法的统计量为 ,代入数据求得 =20.48, (8)=15.51,则χ 2 > (n-1),χ 2 值落入拒绝域,拒绝原假设,所以酱油质量的标准差变大了。 z3w0fXcoWrk6NNsLtqsZevMqtJMQ1MF45Qu/80Xl3h25NLTCg+f92d/9wVim8pZs

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