(一)精度与样本量的关系
精度的概念比较复杂,通常精度由误差来表现。如果不考虑非抽样误差,则精度的具体体现就是抽样误差,用抽样误差(估计量的方差)的倒数表示。抽样误差越小,说明用统计量对总体参数进行估计时的精度就高,反之抽样误差越大,说明估计量的精度就低。在抽样设计中估计量的抽样误差用均方误差MSE ̂表示,若估计量是总体参数的无偏估计,则抽样误差的具体体现就是估计量的方差V 。抽样误差与样本量有密切关系,样本量越大,在其他条件相同的情况下,抽样误差就越小,抽样的精度就越高。对于简单随机抽样,如何确定精度与样本容量n的具体关系呢?要回答这一问题,首先分析影响样本容量n的因素有哪些。
从简单估计量的性质出发,容易知道样本容量n的大小会影响抽样误差,因为n如果足够接近N,则抽样误差就会足够接近于零,这一点也清楚地体现在总体均值估计量方差的核心定理的内容中。
然而从上式中可以解出
进一步可得
由此可见,影响样本容量n的因素有三个:总体容量N,(目标)抽样误差V 和总体方差S2。抽样误差V 越小,样本量n就越大,抽样的精度就越高。
(二)精度的不同表示方法
在一定的可靠程度要求下,给出估计精度,也就等于给出了估计中允许误差的大小。通常,对于估计量的精度可以有不同的提法或表示方法。
提法一:以置信度1-α,允许总体参数θ的估计量θ̂的最大绝对误差为d,即
根据双侧百分位点的定义,有
由此可知最大绝对误差可以通过估计量的方差表示,即
提法二:以置信度1-α,允许总体参数θ的估计量̂的最大相对误差为r,即
最大相对误差可以通过估计量的变异系数表示,即
所以,d=rθ。
提法三:以置信度1-α,允许总体参数θ的估计量̂的最大方差不超过V,即
提法四:以置信度1-α,允许总体参数θ的估计量̂的最大变异系数不超过C,即(www.daowen.com)
(三)样本容量n的确定
当n足够大时,可以认为̂服从正态分布N(θ,V )(理由如前述样本统计量的抽样分布)。因此,由上述四种对估计量精确度的不同提法,可以分别得到下列方程式
因为V 是n的函数,求解以上四个方程,即可确定n。
1.估计总体均值时的样本容量n
由于,代入上述方程解可得表2-5。
表2-5 不同精度要求下估计总体均值时的样本容量n
2.估计总体总值Y时的样本容量n
由于,代入上述四个方程可解得表2-6。
表2-6 不同精度要求下估计总体总值Y时的样本容量n
3.估计总体比例P时的样本容量n
由于,代入上述四个方程可解得表2-7。
表2-7 不同精度要求下估计总体比例P时的样本容量n
例2.3 (续例2.1)在例2.1中,若要求以95%的置信度保证相对误差不超过10%,样本容量至少是多少?
解:已知N=1200,n=36,α=0.05,r=0.1,根据样本数据计算得:
故样本容量至少需要84个。
总体均值和方差S2未知,用例2.1中的样本的均值和方差代替,因为该样本的均值和方差均是总体均值和方差的无偏估计。
例2.4 (续例2.2)在例2.2中,如果小区管理者预计赞成的比例能达到80%,要求估计绝对误差不超过5%,应抽取多少户进行调查?
解:已知N=480,n=50,α=0.05,=1.96,d=0.05,
故应抽取163户进行调查。
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