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民國110年 地方三等 農業行政 統計學考古題
民國110年 地方三等 農業行政 統計學收錄考選部官方試題,共 6 題可線上瀏覽,考選部未公告本科目答案。
題目與答案
平西鎮於100 年至109 年夏季(7-9 月)每日最高氣溫高於35℃之日
數如下表所示:
年份
日數
試回答下列問題:
請判斷這十年間夏季每日最高氣溫高於35℃之日數分布型態為左
偏、右偏或對稱,並說明判斷依據。(5 分)
請問這十年間是否有夏季每日最高氣溫高於35℃之日數異常過多
或過少之年份,並說明判斷依據。(5 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、資料狀況與作答前提:題幹所附「年份-日數」對照表未呈現具體數值,屬題目資料缺漏,無法得出唯一數值;惟考生仍應完整寫出判斷程序。以下以 x̄(平均數)、M(中位數)、s(標準差)、Q1、Q3(第一、第三四分位數)、IQR=Q3−Q1 表示,作答時將表中10個年度之日數代入即可。 二、分布型態(偏態)之判斷:比較平均數與中位數之相對位置。若 x̄>M,表示少數年份日數特別多,尾端向右延伸,為右偏(positively skewed);若 x̄<M,尾端向左,為左偏(negatively skewed);兩者接近則近似對稱。亦可計算偏態係數 SK=3(x̄−M)/s,|SK|<0.5 視為接近對稱,SK>0 為右偏、SK<0 為左偏,並輔以直方圖或盒鬚圖觀察尾部方向。 三、高溫日數之實務特性:日數屬計數型資料,下界為0、上界受夏季天數(約92天)限制,多數年份集中於中低區間,偶有酷熱年份出現極高日數,故通常呈現右偏。若圖形顯示多數年份日數偏低、少數年份明顯拉高,即支持右偏之判斷。答題時應同時指出圖形或統計量之具體證據(如 x̄、M 之數值),避免僅憑主觀印象。 四、異常年份之判斷:採 Tukey 的1.5倍四分位距法則,日數大於 Q3+1.5×IQR 者視為異常過多,小於 Q1−1.5×IQR 者視為異常過少;亦可計算 z 分數 z=(x−x̄)/s,|z|>2(嚴格者取3)即判為離群值。作答時須列出 Q1、Q3、IQR 與上下界限之數值,指明哪一(幾)個年度落於界限外及其方向,並說明可能成因(如熱浪、颱風環流或梅雨偏少)。
賢東超商的店長想評估是否應該在週日下午4 點到晚上8 點的時段
多聘僱一位臨時店員,如果這段時間的平均來客數超過200 人的話,
那麼他就會多聘僱一位臨時店員。店長在過去七個週日記錄該時段的
來客數如下表:
日期(日/月)
12/9
19/9
26/9
3/10
10/10
17/10
24/10
來客數
假定此一時段的來客數服從常態分配,請回答下列問題:
在顯著水準0.1 之下,試檢定賢東超商週日下午4 點到晚上8 點的
平均來客數是否大於200 人。請完整寫出虛無假設、對立假設、檢
定統計量以及結論。(10 分)
試建構此平均來客數的95%信賴區間。(5 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、假設設定:令 μ 為該時段平均來客數。店長僅在平均來客數「超過200人」時才增聘,故為右尾檢定:H0:μ ≤ 200;H1:μ > 200。虛無假設代表「不需增聘」之現狀,須被樣本資料顯著否定,才改判為增聘,此為單尾檢定之方向性設定。 二、檢定統計量:母體標準差未知且樣本數 n=7 甚小,在來客數服從常態分配之前提下,採單一樣本 t 檢定:t=(x̄−200)/(s/√7),自由度 df=n−1=6,其中 x̄ 與 s 分別為七個週日來客數之平均數與樣本標準差(分母取 n−1)。若誤用 z 檢定,將低估小樣本之不確定性。 三、判定規則與結論:顯著水準 α=0.1,右尾臨界值 t(0.10,6)=1.440。若 t>1.440(或 p 值<0.1)則拒絕 H0,結論為有充分證據顯示平均來客數大於200人,應多聘一位臨時店員;若 t ≤ 1.440 則不拒絕 H0,維持現狀。因題幹之來客數欄位資料缺漏,無法得出唯一數值,考生須將七筆數據代入求得 x̄、s 後再下結論,並註明「不拒絕」不等於證明 μ ≤ 200。 四、95% 信賴區間:x̄ ± t(0.025,6)×s/√7,其中 t(0.025,6)=2.447,故區間為 (x̄−2.447s/√7, x̄+2.447s/√7)。若下限大於200,與右尾檢定拒絕 H0 之結論一致;若區間涵蓋200,則不宜認定平均來客數超過200人。此區間為平均數之區間估計,可解讀為重複抽樣下約有95%之區間會涵蓋真值 μ。
鎮平公司有兩條生產線,假定生產線A 平均每2 小時會產出一件不
良品,而生產線B 則是平均每3 小時會產出一件不良品,假定兩條
生產線互相獨立而且不良品的產出均服從布瓦松過程(Poisson
Process),在每天上午8 點兩條生產線同時開動後,請回答下列問題:
第一件不良品是由生產線A 生產出來的機率為何?(10 分)
試問生產線B 在中午12 點暫停休息之前,沒有產出任何一件不良
品之機率為何?(10 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、模型設定:布瓦松過程(Poisson process)中,事件發生具獨立增量且發生率固定。生產線A平均每2小時產出一件不良品,發生率 λA=1/2=0.5 件/小時;生產線B平均每3小時一件,λB=1/3≈0.333 件/小時。兩線獨立且於上午8時同時開動,屬兩獨立布瓦松過程之競爭(competing Poisson processes)。 二、第一件不良品來自A之機率:獨立布瓦松過程下,各線首次發生時間服從指數分配,期望值為 1/λ。第一件不良品由A產出之機率等於A之發生率占總發生率之比例:P=λA/(λA+λB)=0.5/(0.5+1/3)=0.5/(5/6)=0.6。 三、驗算與說明:亦可寫成 P(TA<TB)=∫0∞ λA·e^(−(λA+λB)t) dt=λA/(λA+λB)=0.6,與和合過程(superposition)之性質一致。此機率與時間起點無關,僅取決於兩線相對速率;A線速率為B線之1.5倍,故A先出現不良品之機會明顯較高(60% 對 40%)。 四、B線於中午12時前無不良品之機率:上午8時至12時共4小時,B線於4小時內之不良品件數 N~Poisson(λB×4=4/3),故 P(N=0)=e^(−4/3)=e^(−1.3333)≈0.2636。亦即約有26.4%之機會在休息前B線完全不產出不良品;本小題僅就B線本身計算,不考慮A線之產出情形。
某醫學中心蒐集就診人的資料以驗證吸菸與心臟血管疾病之關係,資
料如下:
吸菸習慣
不吸菸
偶爾吸菸
吸菸
大量吸菸
心臟血管疾病
無
有
其中偶爾吸菸指平均一天吸菸不超過5 支,吸菸表示一天吸菸5 支
到1 包(20 支),大量吸菸表示一天吸菸1 包以上。
試檢定吸菸量與是否罹患心臟血管疾病有無相關。請完整寫出虛
無假設、對立假設、檢定統計量及若使用之顯著水準為0.05 之結
論。(10 分)
試檢定不吸菸者罹患心臟血管疾病的機率是否小於吸菸者罹患心
臟血管疾病的機率。請完整寫出虛無假設、對立假設、檢定統計量
及結論。(10 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、第一部分之假設:欲檢定吸菸習慣(四類:不吸菸、偶爾吸菸、吸菸、大量吸菸)與是否罹患心臟血管疾病(有、無)兩變數是否獨立。H0:吸菸量與心臟血管疾病無關(兩變數獨立);H1:兩者有關(不獨立)。資料型態為4×2列聯表,屬卡方獨立性檢定(chi-square test of independence)。 二、檢定統計量與判定:χ²=Σ(Oij−Eij)²/Eij,期望次數 Eij=(第i列合計×第j行合計)/總樣本數 n,自由度 df=(4−1)(2−1)=3。α=0.05 之臨界值 χ²(0.05,3)=7.815;若 χ²>7.815(或 p<0.05)則拒絕 H0,認定吸菸量與心臟血管疾病有關,並可以標準化殘差 (O−E)/√E 找出偏離最大之格子。因題幹列聯表數值缺漏,無法得出唯一數值,須代入實際格數計算。 三、第二部分之假設:令 p1 為不吸菸者罹病機率、p2 為吸菸者罹病機率。H0:p1 ≥ p2;H1:p1 < p2,為左尾檢定。由於「吸菸者」包含偶爾吸菸、吸菸、大量吸菸三類,作答時應明確界定係將三類合併計算(加總罹病人數與總人數),或僅取「吸菸」單一類別比較,以免定義不清。 四、檢定統計量與結論:z=(p̂1−p̂2)/√[p̂(1−p̂)(1/n1+1/n2)],其中 p̂=(x1+x2)/(n1+n2) 為合併比率。α=0.05 之左尾臨界值為 −1.645,若 z<−1.645(或 p<0.05)則拒絕 H0,結論為不吸菸者罹患心臟血管疾病之機率顯著低於吸菸者;否則不拒絕 H0。因資料缺漏,無法得出唯一數值。
全東機械公司想要評估3 種不同的製程方式對產量的影響,於是由
旗下的5 個工廠分別使用3 種製程方式進行為期一週的生產,產量
資料如下:
製程方式
A
B
C
平均
變異數
工廠
甲
乙
丙
丁
戊
平均
13.2
13.2
15.6
變異數
4.2
3.2
1.8
所有15 筆資料之整體平均產量為14,變異數為4。
試問此為何種實驗設計?並說明該設計在此一評估下的優點。
(5 分)
請列出正確的變異數分析(ANOVA)表以檢定製程方法對產量是
否有顯著影響。在顯著水準0.05 之下,請完整寫出虛無假設、對
立假設、檢定統計量及結論。(15 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、實驗設計之判定:同一組5個工廠(甲至戊)皆分別試用A、B、C三種製程,每一工廠為一區集(block),三種製程為處理(treatment),每區集內三種處理各出現一次,故為隨機完全區集設計(randomized complete block design, RCBD);工廠為區集因子,製程為主要處理因子。 二、採用RCBD之優點:工廠間之規模、設備與管理水準差異可能造成產量系統性差異,若採完全隨機設計(CRD),此變異將落入誤差項而使檢定力下降。以工廠為區集可將工廠間變異自誤差中分離,縮小誤差均方(MSE),提高檢定製程效果之效率;且每區集內三種製程皆實施,可消除工廠間差異對處理比較之干擾。 三、可計算之平方和:總平方和 SST=(n−1)s²=(15−1)×4=56;製程平方和 SSTR=bΣ(ȳi−ȳ..)²=5×[(13.2−14)²+(13.2−14)²+(15.6−14)²]=5×3.84=19.2,自由度2,MSTR=9.6;製程內平方和=Σ(ni−1)si²=4×(4.2+3.2+1.8)=36.8,且 56−19.2=36.8,可作為一致性檢核。 四、ANOVA表之編製與資料限制:RCBD之總平方和應分解為 SSTR+SSB+SSE,惟題幹僅提供製程平均、製程內變異數與總變異數,未給各工廠平均,故區集平方和 SSB=kΣ(x̄.j−x̄..)² 無法求得,SSE=36.8−SSB 亦無法分離。此時完整ANOVA表無法填列,屬題目資料缺漏,無法得出唯一數值;考生應寫出分解式與 SSB 公式,並指出尚缺各工廠平均或原始15筆資料。 五、暫以單因子方式檢定之結論:若忽略區集、按一因子變異數分析,H0:μA=μB=μC;H1:至少一製程平均不同。SSE=36.8,df=12,MSE=3.067,F=9.6/3.067=3.13;α=0.05 之臨界值 F(0.05,2,12)=3.885,F<3.885,不拒絕 H0。惟此結果未剔除工廠效果,若區集效果顯著,正式RCBD之MSE將更小、F值更大,結論可能改變,故須註明此限制。
禮樂餐飲集團想研究南屏縣各大學學生人數與校園周邊餐廳數量的
關係,資料如下:
大學
自強
樂群
真平
美樂
靜平
平均
變異數標準差
學生數
(千)
8.5
2.92
餐廳數
34.5
5.87
學生數(千)與餐廳數的相關係數約為0.847。
今若以學生數(千)為解釋變數、餐廳數為反應變數配適一簡單線性
迴歸模型,請完成以下之迴歸分析及變異數分析(ANOVA)表格中
空格部分(A)至(Q),並請列出必要之計算過程或理由。(15 分)
迴歸分析表:
估計值
標準誤
t-值
P 值
截距
(A)
5.21
(B)
0.6820
學生數
(千)
(C)
(D)
(E)
0.0702
決定係數(Coefficient of determination,Rଶ)=(F)
調整後R 平方(Adjusted Rଶ)
=(G)
變異數分析(ANOVA)表:
自由度
平方和
(SS)
均方和
(MS)
F 值
P 值
學生數
(千)
(H)
(I)
(J)
(K)
(L)
殘差
(M)
(N)
(O)
總體
(P)
(Q)
表1
表2
表3
表4-1
表4-2
參考解答(AI 生成,非官方) 一、模型與基本量:以學生數(千)為解釋變數 X、餐廳數為反應變數 Y,配適 Y=β0+β1X+ε,樣本數 n=5。由題給樣本變異數得 Sxx=(n−1)sx²=4×2.92=11.68,Syy=4×5.87=23.48。若原表之2.92與5.87實為標準差,則 Sxx、Syy 應改以平方計算(Sxx=34.11、Syy=137.83),斜率、t值、F值與R²不變,但截距與各平方和會改變。 二、斜率與截距:Sxy=r√(Sxx·Syy)=0.847×√(11.68×23.48)=0.847×16.56=14.03。(C) b1=Sxy/Sxx=14.03/11.68=1.201;(A) b0=ȳ−b1x̄=34.5−1.201×8.5=24.29;(B) t=24.29/5.21=4.66。迴歸式為 Ŷ=24.29+1.201X,表示每增一千名學生,周邊餐廳約增加1.2家。 三、迴歸表其餘空格:(F) R²=r²=0.847²=0.717;(G) 調整後 R²=1−(1−R²)(n−1)/(n−2)=1−0.283×4/3=0.623。由 MSE 反推 (D) SE(b1)=√(MSE/Sxx)=√(2.212/11.68)=0.435,(E) t=1.201/0.435=2.76,與題給 p=0.0702 相符(t²=7.61=F)。 四、ANOVA表:(H) 迴歸自由度=1;(I) SSR=R²×Syy=0.717×23.48=16.84;(J) MSR=16.84;(K) F=16.84/2.212=7.61;(L) p=0.0702;(M) 殘差自由度=3;(N) SSE=23.48−16.84=6.64;(O) MSE=2.21;(P) 總自由度=4;(Q) SST=23.48。