對于一定的誤差范圍,需要多大的樣本量?

置信區(qū)間可以在推論統(tǒng)計(jì)的主題中找到。這種置信區(qū)間的一般形式是估計(jì)值,加上或減去誤差幅度。其中一個(gè)例子是在民意調(diào)查中,對問題的支持度是在一定的百分比,加上或減去給定的百分比。

另一個(gè)例子是,當(dāng)我們聲明在一定的置信水平下,平均值是x?+/-E,其中E是誤差幅度。這個(gè)數(shù)值范圍是由于所做的統(tǒng)計(jì)程序的性質(zhì),但誤差幅度的計(jì)算依賴于一個(gè)相當(dāng)簡單的公式。

雖然我們可以通過了解樣本量,總體標(biāo)準(zhǔn)差和我們期望的置信水平來計(jì)算誤差幅度,但我們可以翻轉(zhuǎn)這個(gè)問題。為了保證指定的誤差范圍,我們的樣本量應(yīng)該是多少?

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這種基本問題屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想。對于特定的置信水平,我們可以有一個(gè)與我們想要的一樣大或一樣小的樣本量。假設(shè)我們的標(biāo)準(zhǔn)偏差保持不變,誤差幅度與我們的臨界值成正比(這取決于我們的置信水平),與樣本量的平方根成反比。

誤差范圍公式對我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)有許多影響:

  • 樣本量越小,誤差幅度越大。
  • 為了在更高的日常生活安全小常識置信度下保持相同的誤差幅度,我們需要增加樣本量。
  • 讓其他一切相等,為了將誤差幅度減少一半,我們必須將樣本量增加四倍。將樣本量加倍只會將原始誤差范圍減少約30%。

所需樣本量

計(jì)算我們的樣本量需要的是,我們可以簡單地從誤差裕度的公式開始,并針對n樣本大小求解它。這給出了公式n=(zσ/E2。

示例

以下是我們?nèi)绾问褂迷摴接?jì)算所需樣本量的示例。

標(biāo)準(zhǔn)化考試11年級學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)差為10分。我們需要多大的學(xué)生樣本來確保在95%的置信水平下,我們的樣本平均值在人口平均值的1分之內(nèi)?

此置信度的臨界值為z=1.64。將這個(gè)數(shù)字乘以標(biāo)準(zhǔn)偏差10得到16.4?,F(xiàn)在將這個(gè)數(shù)字平方為269。

其他注意事項(xiàng)

有一些實(shí)際問題需要考慮。降低信心水平會給我們一個(gè)較小的誤差范圍。但是,這樣做意味著我們的結(jié)果不太確定。增加樣本量將始終減少誤差幅度??赡艽嬖谄渌拗?,例如成本或可行性,這些限制不允許我們增加樣本量。

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