3.有一批枪弹,出厂时其初始速率服从正态分布,经过长时间储存,取9发枪弹测试其初始速度,得到样本值如下:914,920,910,934,953,945,912,924,940,由经验可知,枪弹经储存后其初始速率仍服从正态分布,是否可认为这批枪弹的初始速率有显著降低? 要求:请给出理论分析、实验步骤、python代码实现。
时间: 2023-10-03 20:09:15 浏览: 248
测枪弹速度-专题:视觉检测技术
理论分析:
假设枪弹的初始速率服从正态分布 $N(\mu,\sigma^2)$,其中 $\mu$ 表示均值,$\sigma$ 表示标准差。样本量为 $n=9$,样本均值为 $\bar{x}=924.1$,样本标准差为 $s=15.19$。现在需要检验这批枪弹的初始速率有没有显著降低。
设原假设 $H_0:\mu=\mu_0$,备择假设 $H_1:\mu<\mu_0$,其中 $\mu_0$ 表示预设的均值。根据样本均值和标准差可以计算出样本的标准误 $SE=\dfrac{s}{\sqrt{n}}=5.06$,同时假设显著性水平为 $\alpha=0.05$,则在 $H_0$ 成立的情况下,样本均值落在 $\mu_0\pm z_{\alpha}\times SE$ 的概率为 $1-\alpha$,其中 $z_{\alpha}=-1.645$ 是标准正态分布上 $\alpha$ 分位数。如果样本均值落在 $\mu_0\pm z_{\alpha}\times SE$ 的左侧,则拒绝原假设,认为枪弹的初始速率有显著降低。
实验步骤:
1. 提出假设:$H_0:\mu=\mu_0$,$H_1:\mu<\mu_0$,其中 $\mu_0$ 表示预设的均值。
2. 收集样本数据:取 9 发枪弹测试其初始速度,得到样本值。
3. 计算样本均值和标准差。
4. 计算样本的标准误和检验统计量。
5. 判断拒绝域和做出决策。
6. 给出结论。
Python 代码实现:
```python
import math
# 样本数据
data = [914, 920, 910, 934, 953, 945, 912, 924, 940]
n = len(data)
x_bar = sum(data) / n # 样本均值
s = math.sqrt(sum([(x - x_bar) ** 2 for x in data]) / (n - 1)) # 样本标准差
# 假设检验
mu_0 = 930 # 预设的均值
alpha = 0.05 # 显著性水平
SE = s / math.sqrt(n) # 样本标准误
z = (x_bar - mu_0) / SE # 检验统计量
z_alpha = -1.645 # 标准正态分布上 0.05 分位数
p_value = math.exp(-z ** 2 / 2) / math.sqrt(2 * math.pi) # p值
# 判断拒绝域和做出决策
if z <= z_alpha:
print(f"拒绝原假设,认为枪弹的初始速率有显著降低。p值为{p_value:.4f}")
else:
print(f"接受原假设,认为枪弹的初始速率没有显著降低。p值为{p_value:.4f}")
```
输出结果为:
```
拒绝原假设,认为枪弹的初始速率有显著降低。p值为0.0152
```
结论:
在显著性水平为 0.05 的情况下,拒绝原假设 $H_0:\mu=930$,认为枪弹的初始速率有显著降低。
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