천동 고2수학과외







표준오차를 절반으로 줄이는 방법
학생의 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
표준오차는 σ/√n이므로 표본의 크기 n을 두 배로 하면 표준오차도 절반이 된다.
이 판단은 제곱근 관계를 선형 관계처럼 해석한 데서 나온 오류다. 표본평균의 표준오차는
SE = σ/√n
으로 계산한다. 따라서 표본 크기를 두 배로 바꾸면
σ/√(2n) = (1/√2)(σ/√n)
이 된다. 표준오차는 절반이 아니라 약 0.707배로 감소한다.
표본크기와 표준오차 비교
| 표본크기 | 표준오차 |
|---|---|
| n | σ/√n |
| 2n | σ/√(2n) |
| 4n | σ/(2√n) |
표준오차를 정확히 절반으로 만들려면 표본크기를 네 배로 해야 한다. 이처럼 천동과외 수업에서도 계산 결과보다 먼저 제곱근이 포함된 식의 변화 비율을 확인해야 한다.
최소 표본크기 계산
모집단의 표준편차가 σ=12이고, 표준오차를 2 이하로 만들고 싶다고 하자.
12/√n ≤ 2
양변이 양수이므로 제곱해도 부등호 방향은 바뀌지 않는다.
144/n ≤ 4
따라서
n ≥ 36
가 된다. 그러므로 조건을 만족하는 최소 표본크기는 36이다.
조건 확인
n=36일 때 표준오차는 12/√36=2이고, n=35일 때는 12/√35로 2보다 크다. 따라서 36은 실제 최소값이다.
오답을 판별하는 기준
- 표본크기를 2배로 하면 표준오차는 1/√2배가 된다.
- 표준오차를 절반으로 줄이려면 표본크기를 4배로 해야 한다.
- σ/√n ≤ E를 풀 때는 n ≥ (σ/E)²를 사용한다.
- 표본크기는 자연수이므로 최소 조건을 만족하는 정수인지 확인한다.
따라서 “표본수가 두 배면 표준오차가 절반이다”라는 보기는 틀렸고, “표본수를 네 배로 하면 표준오차가 절반이 된다”라는 설명이 정확하다.