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數學公式

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  1. Five-Fold (Rule of Five) Check

    Five-Fold (Rule of Five) Check: 比例誤差範圍計算器

    Validity condition: both n times phat and n times (1 - phat) must be at least 5

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結果

誤差範圍
±9.8%
在所選的信賴水準下
誤差範圍(比例) 0.098
標準誤 0.05
z 分數 1.96
信賴區間(下限) 40.2%
信賴區間(上限) 59.8%
符合五倍法則:n·p̂ 與 n·(1−p̂) 皆不小於 5,因此常態近似是合理的。

什麼是比例的誤差範圍?

誤差範圍(MOE)告訴你抽樣得到的比例,可能與母體真實比例相差多少。當你調查一批樣本,發現有 \(\hat{p}\) 比例的受訪者偏好某個選項時,誤差範圍就會在所選的信賴水準下,給出這個估計值的 ± 區間。這個計算器是通用工具——不論哪個國家、哪一種調查或民調都適用。

以樣本比例為中心的信賴區間,誤差範圍向兩側對稱延伸
誤差範圍在樣本比例 \(\hat{p}\) 周圍界定一個對稱區間。

使用方式

請將樣本比例 \(\hat{p}\) 以 0 到 1 之間的小數輸入(例如 0.52 代表 52%),再輸入樣本數 \(n\),並選擇信賴水準(90%、95% 或 99%)。工具會回傳以百分比表示的誤差範圍、標準誤、所採用的 \(z\) 臨界值,以及推算出的信賴區間,同時還會替你檢查「五倍法則」,讓你知道常態近似是否站得住腳。

公式說明

誤差範圍的公式為

$$\text{MOE} = z \cdot \sqrt{\dfrac{\hat{p}\,\left(1 - \hat{p}\right)}{n}}$$

其中 \(\sqrt{\hat{p}(1-\hat{p})/n}\) 是比例的標準誤——樣本數 \(n\) 越大,它就越小。\(z\) 值則是標準常態分布的臨界值:90% 信賴水準為 1.645、95% 為 1.96、99% 為 2.576。把標準誤乘上 \(z\),就能將區間放大到你想要的確定程度。

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鐘形曲線顯示中央信賴區域與兩側尾端的 z 臨界值
\(z\) 值來自常態曲線下的信賴水準。

實例演算

假設在 1,000 位受訪選民中,有 52% 支持某項提案,因此 \(\hat{p} = 0.52\)、\(n = 1000\),採 95% 信賴水準(\(z = 1.96\))。標準誤為

$$\sqrt{\dfrac{0.52 \cdot 0.48}{1000}} = \sqrt{0.0002496} \approx 0.0158$$

誤差範圍則是

$$1.96 \times 0.0158 \approx 0.0310$$

約 3.1%。信賴區間為 52% ± 3.1%,大約落在 48.9% 到 55.1% 之間。

常見問題

什麼是五倍法則?它指出,當 \(n \cdot \hat{p} \geq 5\) 且 \(n \cdot (1-\hat{p}) \geq 5\) 同時成立時,比例的常態近似才算可靠。若其中任一項小於 5,就應改用精確方法,例如 Clopper–Pearson 區間。

為什麼比例未知時要用 \(\hat{p} = 0.5\)?因為 \(\hat{p}(1-\hat{p})\) 在 0.5 時達到最大,會得到最保守(最寬)的誤差範圍,這在規劃樣本數時相當常見。

樣本越大,誤差範圍真的會變小嗎?會的——由於 \(n\) 位於根號內的分母,誤差範圍會隨 \(1/\sqrt{n}\) 成比例縮小。

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