一台自动分装机被设定为向杯中注入热巧克力。根据长期观察,发现每杯热巧克力的容量(以 ml 为单位)符合均值为 55、标准差为 10 的分布。 抽取了一个包含 nn 杯热巧克力的大型随机样本。已知样本均值超过 54 ml 的概率大于 0.77,求 nn 的最小值。

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完整解法

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1. State the approximate distribution of the sample mean using the Central Limit Theorem.

Let XX be the volume of hot chocolate in a cup. We are given the population mean μ=55\mu = 55 and standard deviation σ=10\sigma = 10.
Since the sample size nn is large, by the Central Limit Theorem, the sample mean Xˉ\bar{X} is approximately normally distributed:
Xˉ∼N(55,102n) approximately.\bar{X} \sim \mathrm{N}\left(55, \frac{10^2}{n}\right) \text{ approximately.}

2. Standardise the probability statement to form an inequality involving $Z$.

We are given that P(Xˉ>54)>0.77\mathrm{P}(\bar{X} > 54) > 0.77.
Standardising the inequality to the standard normal variable ZZ:
P(Z>54−5510/n)>0.77\mathrm{P}\left(Z > \frac{54 - 55}{10/\sqrt{n}}\right) > 0.77
P(Z>−n10)>0.77\mathrm{P}\left(Z > -\frac{\sqrt{n}}{10}\right) > 0.77

3. Solve for the least integer value of $n$ using the inverse normal distribution.

By symmetry of the normal distribution, P(Z<n10)>0.77\mathrm{P}\left(Z < \frac{\sqrt{n}}{10}\right) > 0.77.
Using a graphing calculator to find the inverse normal value for an area of 0.770.77:
z≈0.73885z \approx 0.73885
Thus, we require:
n10>0.73885\frac{\sqrt{n}}{10} > 0.73885
n>7.3885\sqrt{n} > 7.3885
n>54.59n > 54.59
Since nn must be an integer, the least value of nn is 5555.

答案

5555

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