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学生教师

例 1.4.7

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

例 1.4.7(敏感性问题调查) 为估计学生中看过黄色书刊或影像的比率 ppp,设计如下调查方案:被调查者独自一人在房间内,从罐中随机抽一只球(罐中只有白球和红球,红球比率为 π\piπ),看过颜色后放回。

  • 若抽到白球,回答问题 A:"你的生日是否在 7 月 1 日之前?"
  • 若抽到红球,回答问题 B:"你是否看过黄色书刊或影像?"

被调查者只需在答卷上勾选"是"或"否",然后投入密封箱。旁人无法知道其回答的是哪个问题。

现共收到 nnn 张有效答卷,其中 kkk 张回答"是"。已知任选一人其生日在 7 月 1 日之前的概率为 0.50.50.5,罐中红球比率 π\piπ 已知。

(1)试利用全概率公式,由 (n,k,0.5,π)(n, k, 0.5, \pi)(n,k,0.5,π) 导出 ppp 的估计公式。

(2)若红球 30 个、白球 20 个(π=0.6\pi = 0.6π=0.6),调查收到 1583 张有效答卷,其中 389 张回答"是",求 ppp 的估计值。

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解析

(1)记事件"回答是"为"是",由全概率公式得

P(是)=P(白球)P(是∣白球)+P(红球)P(是∣红球).P(\text{是}) = P(\text{白球})P(\text{是}|\text{白球}) + P(\text{红球})P(\text{是}|\text{红球}).P(是)=P(白球)P(是∣白球)+P(红球)P(是∣红球).

将 P(红球)=πP(\text{红球}) = \piP(红球)=π,P(白球)=1−πP(\text{白球}) = 1 - \piP(白球)=1−π,P(是∣白球)=0.5P(\text{是}|\text{白球}) = 0.5P(是∣白球)=0.5,P(是∣红球)=pP(\text{是}|\text{红球}) = pP(是∣红球)=p 代入上式右边,而上式左边用频率 k/nk/nk/n 代替,得

kn=0.5(1−π)+p⋅π.\frac{k}{n} = 0.5(1 - \pi) + p \cdot \pi.nk​=0.5(1−π)+p⋅π.

由此得

p=k/n−0.5(1−π)π.p = \frac{k/n - 0.5(1 - \pi)}{\pi}.p=πk/n−0.5(1−π)​.

因为我们用频率 k/nk/nk/n 代替了概率 P(是)P(\text{是})P(是),所以从上式得到的是 ppp 的估计。

(2)将红球 30 个、白球 20 个,即 π=0.6\pi = 0.6π=0.6 代入,调查结束后共收到 1583 张有效答卷,其中有 389 张回答"是",由此可计算得

p=389/1583−0.5×0.40.6=0.0762.p = \frac{389/1583 - 0.5 \times 0.4}{0.6} = 0.0762.p=0.6389/1583−0.5×0.4​=0.0762.

这表明:约有 7.62% 的学生看过黄色书刊或影像。

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