在保持置信水平不变的条件下,欲使估计区间的长度缩小一半,则样本量应( )。 增加2倍 增加3倍 增加1倍 减少一半
在统计学中,置信区间的长度与样本量之间存在特定的数学关系。对于均值估计的置信区间,其长度通常与标准误差成正比,而标准误差又与样本量的平方根成反比。具体公式为:
置信区间长度 $ L = 2 \times z \times \frac{\sigma}{\sqrt{n}} $
其中:
- $ z $ 是与置信水平相关的临界值(保持不变),
- $ \sigma $ 是总体标准差(假设不变),
- $ n $ 是样本量。
### 目标分析
题目要求在置信水平不变的条件下,将置信区间长度缩小一半(即 $ L_{\text{新}} = \frac{L}{2} $)。根据公式,长度与 $ \frac{1}{\sqrt{n}} $ 成正比,因此:
$$
\frac{L_{\text{新}}}{L} = \frac{1}{2} = \frac{\frac{1}{\sqrt{n_{\text{新}}}}}{\frac{1}{\sqrt{n}}} = \sqrt{\frac{n}{n_{\text{新}}}}
$$
两边平方后得到:
$$
\frac{1}{4} = \frac{n}{n_{\text{新}}} \quad \Rightarrow \quad n_{\text{新}} = 4n
$$
### 样本量变化
原样本量为 $ n $,新样本量为 $ 4n $,即样本量需增加到原来的4倍。相对于原样本量,增加量为 $ 4n - n = 3n $,因此样本量需**增加3倍**(即原样本量的3倍增量)。
### 结论
在保持置信水平不变的条件下,欲使估计区间的长度缩小一半,样本量应增加3倍。