統計的仮説検定

帰無仮説と対立仮説の設定、有意水準と棄却域、第1種・第2種の誤り、p値の理解を学習します。

母平均の検定(σ既知) レベル1

ある工場で製造される部品の重量は、標準偏差4gの正規分布に従うことが知られている。従来の平均重量は100gであったが、新しい製造方法により平均重量が変化したかを調べたい。新方法で36個の部品を製造したところ、標本平均は98.7gであった。有意水準5%で検定を行う場合の検定統計量Zの値を求めよ。小数第2位まで求めよ。

解説
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<p>母標準偏差が既知の場合の母平均の検定を行う問題です。</p><h4>母平均の検定(σ既知)</h4><p><strong>仮説の設定:</strong></p><ul><li>帰無仮説 H₀:μ = 100(平均重量に変化なし)</li><li>対立仮説 H₁:μ ≠ 100(平均重量に変化あり)</li></ul><p><strong>検定統計量:</strong></p><p class='formula'>$Z = \frac{\bar{X} - \mu_0}{\sigma/\sqrt{n}}
lt;/p><p class='step'>計算手順</p><p><strong>与えられた条件:</strong></p><ul><li>母標準偏差:σ = 4g</li><li>従来の平均:μ₀ = 100g</li><li>標本サイズ:n = 36</li><li>標本平均:$\bar{x} = 98.7g
lt;/li><li>有意水準:α = 0.05</li></ul><p><strong>ステップ1:</strong> 標準誤差を計算</p><p class='formula'>$\text{標準誤差} = \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = \frac{4}{\sqrt{36}} = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}
lt;/p><p><strong>ステップ2:</strong> 検定統計量Zを計算</p><p class='formula'>$Z = \frac{98.7 - 100}{2/3} = \frac{-1.3}{2/3} = -1.3 \times \frac{3}{2} = -1.95
lt;/p><div class='key-point'><div class='key-point-title'>検定の判定</div><ul><li><strong>棄却域:</strong> |Z| > 1.96(両側検定、α = 0.05)</li><li><strong>観測値:</strong> Z = -1.95</li><li><strong>判定:</strong> |Z| = 1.95 < 1.96 なので帰無仮説は棄却されない</li><li><strong>結論:</strong> 有意水準5%では平均重量の変化は認められない</li></ul></div><p class='note'>この検定では、母標準偏差が既知なので正規分布(Z分布)を使用します。母標準偏差が未知の場合はt分布を使用する必要があります。</p><p>したがって、検定統計量Zの値は<strong>-1.95</strong>です。</p>
問題 1/10
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