113年:醫物幅安(1)

某蓋革計數器量測背景值5次,得100、120、130、110、125 計數值,則其平均值±標準差為何?

A117 ± 5.8
B117 ± 4.8
C117 ± 2.4
D117 ± 3.6

詳細解析

本題觀念:

本題考查放射性測量的計數統計學 (Counting Statistics in Radioactivity)。 放射性衰變是一個隨機過程,其測得的計數值服從卜瓦松分布 (Poisson Distribution)。在卜瓦松分布中,測量結果的變異數 (Variance) 等於其期望值,這意味著單次測量總計數 NN 的標準差為 N\sqrt{N}。當進行多次測量並計算平均值時,必須應用誤差傳播 (Error Propagation) 的概念來計算平均計數的標準差,而不能直接套用一般統計學的常態分布樣本標準差公式。

選項分析

題目給定了 5 次背景輻射的計數值:100、120、130、110、125。 首先計算 5 次測量的總計數與平均值:

  • 總計數 Ntotal=100+120+130+110+125=585N_{total} = 100 + 120 + 130 + 110 + 125 = 585
  • 測量次數 n=5n = 5
  • 平均值 xˉ=Ntotaln=5855=117\bar{x} = \frac{N_{total}}{n} = \frac{585}{5} = 117

接下來計算平均值的標準差 (Standard deviation of the mean): 根據卜瓦松分布的加成性,總計數 NtotalN_{total} 也服從卜瓦松分布,因此總計數的標準差為 $\sigma_{N_{total}} = \sqrt{N_

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