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모평균과 모비율의 구간추정에서 표본표준편차의 일관된 사용에 대한 고찰
The Consideration of Consistent Use of Sample Standard Deviation in the Confidence Interval Estimation of Population Mean and Population Ratio 원문보기

數學敎育學硏究 = Journal of educational research in mathematics, v.24 no.3, 2014년, pp.375 - 385  

박선용 (영남대학교) ,  윤형석 (경산과학고등학교)

초록
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이 연구는 학교수학의 모평균과 모비율의 신뢰구간의 추정을 비교하면서 두 추정간에 일관성이 확보되고 있는지에 대해 고찰하였다. 이 결과를 토대로, 이 연구에서는 표본평균과 표본비율을 동일한 방식으로 취급하는 것, 모평균과 모비율의 신뢰구간의 예를 구성할 때 모표준편차 대신에 표본표준편차의 관측값을 대입하는 절차를 동일하게 적용하는 것, 표본비율 $\hat{P}$와 그에 대한 관측값 $\hat{p}$을 구별하는 것과 같은 일관성 확보 방안을 제안하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study compares the confidence interval estimation of population mean with that of population ratio, and considers whether these two estimations ensures consistency. As a result, this study suggests the following acquisition method of consistency : dealing with population mean and population rat...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 학교수학에서 모평균과 모비율의 신뢰구간을 추정하는 활동 사이에 차이가 왜 발생하는 것일까? 그러한 차이가 발생하지 않도록 두 활동 사이의 일관성을 유지하도록 하는 방안은 무엇일까? 앞서 제기했듯, 이 연구에서는 이러한 사항을 다루면서 모평균과 모비율의 신뢰구간과 관련해 두 내용 사이의 일관성이 결여되어 있다는 문제를 수학교육학계에서 공론화하여 교수학적 변환 차원에서 그 문제를 해결하도록 독려하는 데에 목적이 있다. 이에, 관련 논의를 체계적으로 전개하기 위해 신뢰구간의 추정활동에 있어 표본표준편차 적용의 일관성에 대한 문제를 먼저 제기했던 이경화와 신보미(2005)의 연구부터 살펴보기로 하자.
  • 이 연구는, 학교수학에서 모평균과 모비율의 신뢰구간과 관련해 두 내용 사이의 일관성이 결여되어 있다는 문제의식을 바탕으로 하여, 그와 관련된 문제를 수학교육학계에 명확히 제기함으로써 이후 교육적 논의를 진척시키도록 하는 데에 목적이 있다. 2006년 11월 고등학교 수학과선택과목 교육과정 개정 시안 개발을 위한 전문가 협의회에서 ‘모비율의 추정에서 n 또는 n-1로 나누는 것에 대해서는 의견을 좀 더 수렴하기로(최승현 외, 2006, p.
  • 이 연구에서는 학교수학에서 모평균과 모비율의 신뢰구간을 추정할 때 활동의 차이가 발생하는 이유에 대해 문제를 제기하였다. 물론, 그에 대한 표면적 이유는 미지의 모표준편차를 대신해 표본표준편차의 관측값을 대입하는지의 여부에 있어서 차이가 있기 때문이다.
  • 학교수학에서 모평균과 모비율의 신뢰구간을 추정하는 활동 사이에 차이가 왜 발생하는 것일까? 그러한 차이가 발생하지 않도록 두 활동 사이의 일관성을 유지하도록 하는 방안은 무엇일까? 앞서 제기했듯, 이 연구에서는 이러한 사항을 다루면서 모평균과 모비율의 신뢰구간과 관련해 두 내용 사이의 일관성이 결여되어 있다는 문제를 수학교육학계에서 공론화하여 교수학적 변환 차원에서 그 문제를 해결하도록 독려하는 데에 목적이 있다. 이에, 관련 논의를 체계적으로 전개하기 위해 신뢰구간의 추정활동에 있어 표본표준편차 적용의 일관성에 대한 문제를 먼저 제기했던 이경화와 신보미(2005)의 연구부터 살펴보기로 하자.
  • 하지만 서론에서 제기했듯, 이 연구는 목적은 이러한 제안에 대한 설득이 아니라 ‘모비율의 추정에서 n 또는 n-1 로 나누는 것’에 대한 문제를 수학교육계에서 공론화함으로써 여러 관련 교육적 주장과 제안이 제기되도록 하는 데에 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2006년 11월 고등학교 수학과선택과목 교육과정 개정 시안 개발을 위한 전문가 협의회에서 ‘모비율의 추정이 교육적 논의로 발전되지 못하는 이유는 무엇인가? 2006년 11월 고등학교 수학과선택과목 교육과정 개정 시안 개발을 위한 전문가 협의회에서 ‘모비율의 추정에서 n 또는 n-1로 나누는 것에 대해서는 의견을 좀 더 수렴하기로(최승현 외, 2006, p.246)’ 하였지만 이러한 모비율의 추정과 관련된 사항이 수학교육학계에서 공적으로 의식되어 교육적 논의로 발전되지 못하고 있는 실정이다.
모평균과 모비율의 신뢰구간 사이의 일관성에 대해 문제시 삼는 사항은 무엇인가? 이 연구에서 모평균과 모비율의 신뢰구간 사이의 일관성에 대해 문제시 삼는 사항은 다음과 같다2) : 신뢰도 95%의 모평균 m의 신뢰구간은[#]인데, 실제로는 모표준편차 σ가 알려져 있지 않을 때가 많기에, 표본평균 #와 σ대신에 각각 #와 표본표준편차의 관측값 s의 값을 대입해서 만든[#]를 신뢰도 95%의 모평균 m의 신뢰구간의 특정한 예로 활용한다. 그런데 확률변수로서의 표본평균 # 와 표본비율 # 이 본질적으로 동일하고, 모평균과 모비율의 구간추정은 각각 표본평균 #과 표본비율 #의 표집분포에 근거해 이루어진다. 표본평균 #와 표본비율 #이 본질적으로 같은 확률변수라면 모표준편차 대신 표본표준편차의 값을 대입하는 절차가 두 종류의 구간추정 과정에서 동일하게 적용되는 것이 일관성 측면에서 타당하게 여겨진다.
7차 수학과 교육과정 이후의 교과서에서는 모비율의 신뢰구간을 추정을 어떻게 취하는가? 구체적으로, 7차 수학과 교육과정 이후의 교과서에서는 모비율의 신뢰구간을 추정할 때 대체적으로 다음과 같은 논리 전개방식을 취한다 : n이 충분히 클 때 표본비율의 관측값인 #와 관련해 #의 분포뿐만 아니라 #의 분포도 근사적으로 정규분포 N(0, 1)을 따른다3). 또는 n이 충분히 클 때, 표본비율의 관측값인 #이 모비율 p에 거의 근접하므로 #의 분포와 #의 분포는 거의 같고 두 분포는 모두 근사적으로 정규분포 N(0, 1)을 따른다4). 그래서 # 가 성립한다. 그러한 확률분포 사이의 유사성에 기초해 신뢰도 95%의 모비율 p의 신뢰구간인 #으로대체할 수 있으므로, 그러한 신뢰구간의 한 예로#을 활용한다.
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