Statistika 2: Inferensi Statistik: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 10 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Distribusi normal

Skor z
z = (x − μ)/σ
Di bawah x
P(X < x) = Φ(z)
Di atas x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Di antara
Φ(z2) − Φ(z1)
Persentil
x = μ + z·σ

Metode

  1. Ubah nilainya menjadi skor z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cari Φ(z), luas di sebelah kiri z.
  3. Untuk luas di sebelah kanan gunakan 1 − Φ(z); untuk suatu selang kurangkan kedua luas kiri.
  4. Untuk persentil, kerjakan mundur: cari z untuk luasnya, lalu x = μ + z·σ.

Selang kepercayaan

σ diketahui
x̄ ± z·σ/√n
σ tidak diketahui
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z kritis
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Ukuran sampel
n = (z·σ/E)², rounded up

Metode

  1. Pilih antara z (σ populasi diketahui) dan t (hanya s sampel, dengan n − 1 derajat kebebasan).
  2. Cari nilai kritis untuk tingkat kepercayaannya.
  3. Margin of error: E = nilai kritis × simpangan baku/√n.
  4. Selang: x̄ ± E.

Uji hipotesis & selang kepercayaan

Uji z untuk rata-rata
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Uji t untuk rata-rata
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Dua sisi pada 5%
tolak H0 jika |z| > 1,96
Selang kepercayaan
x̄ ± z·σ/√n

Metode

  1. Nyatakan H₀ dan H₁ dan tentukan apakah ujinya satu sisi atau dua sisi.
  2. Hitung statistik uji: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), atau dengan s dan t.
  3. Bandingkan dengan nilai kritis, atau cari nilai p.
  4. Tolak H₀ jika statistiknya melewati nilai kritis (p di bawah α), dan nyatakan kesimpulannya dengan kata-kata.

Regresi linear & korelasi

Jumlah kuadrat
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Kemiringan
b = Sxy/Sxx
Intersep
a = ȳ − b·x̄
Korelasi
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residu
e = y − ŷ

Uji chi-kuadrat

Statistik uji
χ² = Σ(O − E)²/E
Uji kecocokan
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independensi
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Nilai kritis (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Keputusan
tolak H0 jika χ² > χ²crit

2Soal latihan

1.Distribusi normalSedang
438508P = ?

Data umur pakai baterai berdistribusi normal dengan rata-rata 500 h dan simpangan baku 40 h. Berapa proporsi yang berada di antara 438 dan 508 h? Nyatakan P dalam bentuk desimal.

μ = 500σ = 40x1 = 438x2 = 508
P =
2.Distribusi normalSulit
μ = 100x = ?5%

Data skor IQ berdistribusi normal dengan rata-rata 100 poin dan simpangan baku 15 poin. Tentukan nilai x yang di bawahnya terdapat 5% data (persentil ke-5).

μ = 100σ = 15P = 5%
x = poin
3.Selang kepercayaanSedang
n = 13, s = 11LUx̄ = 22E = ?90%

Sebuah sampel berisi 13 unit memiliki rata-rata 22 dan simpangan baku s = 11. Populasinya kira-kira berdistribusi normal. Tentukan margin galat E selang kepercayaan 90% untuk rata-rata.

n = 13x̄ = 22s = 1190%t(12) = 1,782
E =
4.Selang kepercayaanSulit
σ = 30, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 495%

Simpangan baku populasi adalah 30. Seberapa besar ukuran sampel n yang Anda perlukan agar selang kepercayaan 95% untuk rata-rata memiliki margin galat paling banyak 4?

σ = 30E = 495%
n =
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−1,041,04p = ?

Rata-rata suatu populasi diklaim sebesar 50; simpangan baku populasinya diketahui 20. Sampel acak 100 pengamatan memiliki rata-rata 47,92. Uji H₀: μ = 50 melawan H₁: μ ≠ 50. Tentukan nilai p p.

μ₀ = 50σ = 20n = 100x̄ = 47,92H₁: μ ≠ μ₀
p =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
z −2,57602,576

Sampel 49 pengukuran memiliki rata-rata 68,8. Simpangan baku populasi 15. Tentukan batas atas U selang kepercayaan 99% untuk rata-rata.

x̄ = 68,8σ = 15n = 4999%
U =
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy123222318417515xy241520

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = umur mobil dalam tahun dan y = harga dalam k€. Jumlah-jumlahnya diberikan. Cari koefisien korelasi Pearson r dari jumlah-jumlah ini.

n = 5Σx = 15Σy = 95Σx² = 55Σy² = 1851Σxy = 264
r =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy143117342054235826622968xy152025304060x = 21,5

Tabel memberikan 6 pasang pengamatan x = suhu dalam °C dan y = es krim terjual. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Sebuah pengamatan baru (21,5, 47) dilakukan. Cari residunya e = y − ŷ.

n = 6(21,5, 47)
e =
9.Uji chi-kuadratSedang
bussepedamobilTotalmahasiswa7223160staf205050120Total277281180

Tabel kontingensi menunjukkan frekuensi teramati. Hitung statistik chi-kuadrat χ² untuk uji independensi antara variabel baris dan variabel kolom. Jangan gunakan koreksi kontinuitas.

N = 1802 × 3
χ² =
10.Uji chi-kuadratSulit
lulustidak lulusTotalusia 18–304951100usia 31–506238100usia 51+33740Total14496240dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Tabel menunjukkan frekuensi teramati. Uji pada α = 0,05 apakah kedua variabel independen (tanpa koreksi kontinuitas). Hitung statistik uji χ², lalu bandingkan dengan nilai kritis dari tabel.

N = 2403 × 2α = 0,05
χ² =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,5187

Distribusi normal: ubah nilai x menjadi skor z, z = (x − μ)/σ, yang menghitung berapa simpangan baku dari rata-rata. Tabel z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, yaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan adalah 1 − Φ(z), dan luas di antara dua nilai adalah selisih kedua luasnya.

Skor z

z₁ = (438 − 500)/40 = −1,55
z₂ = (508 − 500)/40 = 0,2

Luas di antara

P = Φ(0,2) − Φ(−1,55) = 0,5793 − 0,06057 = 0,5187

Jawaban

P = 0,5187
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 75,33 poin

Distribusi normal: ubah nilai x menjadi skor z, z = (x − μ)/σ, yang menghitung berapa simpangan baku dari rata-rata. Tabel z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, yaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan adalah 1 − Φ(z), dan luas di antara dua nilai adalah selisih kedua luasnya.

z untuk persentil

Φ(z) = 0,05 → z = −1,645

Kembali ke x

x = 100 + −1,645·15 = 75,33 poin

Jawaban

x = 75,33 poin
3.Selang kepercayaan

Jawaban: E = 5,437

Selang kepercayaan untuk rata-rata: x̄ ± margin galat. Jika σ populasi diketahui, margin galatnya z·σ/√n; jika hanya ada simpangan baku sampel s, gunakan t dengan derajat bebas n − 1: t·s/√n. Nilai kritis: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Agar margin galat E atau lebih kecil, Anda memerlukan n ≥ (z·σ/E)², dibulatkan ke atas.

Nilai kritis

df = n − 1 = 12, t = 1,782

Margin galat

E = 1,782·11/√13 = 5,437

Jawaban

E = 5,437
4.Selang kepercayaan

Jawaban: n = 217

Selang kepercayaan untuk rata-rata: x̄ ± margin galat. Jika σ populasi diketahui, margin galatnya z·σ/√n; jika hanya ada simpangan baku sampel s, gunakan t dengan derajat bebas n − 1: t·s/√n. Nilai kritis: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Agar margin galat E atau lebih kecil, Anda memerlukan n ≥ (z·σ/E)², dibulatkan ke atas.

Selesaikan untuk n

n = (1,96·30/4)² = 216,1

Bulatkan ke atas

Ukuran sampel adalah bilangan bulat, dan membulatkan ke bawah akan membuat margin galat terlalu besar.

n = 217

Jawaban

n = 217
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: p = 0,2983

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Statistik uji

SE = σ/√n = 20/√100 = 2
z = (47,92 − 50)/2 = −1,04

Luas ekor

Φ(1,04) = 0,8508
1 − Φ(1,04) = 0,1492

nilai p

p = 2·0,1492 = 0,2983

Jawaban

p = 0,2983

p > 0,05, jadi H₀ tidak ditolak pada taraf 5%.

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: U = 74,32

Menguji rata-rata: statistik uji mengukur berapa galat baku rata-rata sampel dari nilai yang diklaim dalam H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) jika σ diketahui, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) jika diestimasi dari sampel. Selang kepercayaan adalah x̄ ± (nilai kritis)·(galat baku).

Margin galat

E = 2,576·15/√49 = 5,52

Batas selang

U = 68,8 + 5,52 = 74,32

Jawaban

U = 74,32
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = −0,9791

Regresi kuadrat terkecil: dengan x̄ dan ȳ sebagai rata-rata, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² dan Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), garis ŷ = a + b·x memiliki kemiringan b = Sxy/Sxx dan intersep a = ȳ − b·x̄, sehingga garis selalu melalui (x̄, ȳ). Koefisien korelasi Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) terletak antara −1 dan 1; r² adalah fraksi variasi y yang dijelaskan oleh garis.

Jumlah terpusat

Sxy = 264 − 15·95/5 = −21
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 1851 − 95²/5 = 46

Koefisien korelasi

r = −21/√(10·46) = −0,9791

Jawaban

r = −0,9791
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: e = −4,167

Regresi kuadrat terkecil: dengan x̄ dan ȳ sebagai rata-rata, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² dan Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), garis ŷ = a + b·x memiliki kemiringan b = Sxy/Sxx dan intersep a = ȳ − b·x̄, sehingga garis selalu melalui (x̄, ȳ). Koefisien korelasi Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) terletak antara −1 dan 1; r² adalah fraksi variasi y yang dijelaskan oleh garis.

Rata-rata

x̄ = 129/6 = 21,5
ȳ = 307/6 = 51,17

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 409,5

Garis regresi

b = 409,5/157,5 = 2,6
a = 51,17 − 2,6·21,5 = −4,733
ŷ = −4,733 + 2,6·x

Nilai prediksi

ŷ = −4,733 + 2,6·21,5 = 51,17

Residu

e = 47 − 51,17 = −4,167

Jawaban

e = −4,167

Titik terletak di bawah garis.

9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 1,806

Uji chi-kuadrat: bandingkan frekuensi teramati O dengan frekuensi E yang diharapkan di bawah H₀ menggunakan χ² = Σ(O − E)²/E. Uji kecocokan: E = n·p untuk setiap kategori, df = k − 1 (dikurangi satu lagi untuk setiap parameter yang diestimasi dari data). Independensi dalam tabel r × c: E = total baris × total kolom / total keseluruhan, df = (r − 1)(c − 1). Tolak H₀ bila χ² melebihi nilai kritis untuk α yang dipilih.

Frekuensi harapan

mahasiswa: 60·27/180 = 9, 60·72/180 = 24, 60·81/180 = 27
staf: 120·27/180 = 18, 120·72/180 = 48, 120·81/180 = 54

Statistik chi-kuadrat

χ² = (7 − 9)²/9 + (22 − 24)²/24 + (31 − 27)²/27 + (20 − 18)²/18 + (50 − 48)²/48 + (50 − 54)²/54
χ² = 1,806

Jawaban

χ² = 1,806

df = 2. Pada α = 0,05 nilai kritisnya 5,991, sehingga H₀ (independensi) tidak ditolak.

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 13,65

Uji chi-kuadrat: bandingkan frekuensi teramati O dengan frekuensi E yang diharapkan di bawah H₀ menggunakan χ² = Σ(O − E)²/E. Uji kecocokan: E = n·p untuk setiap kategori, df = k − 1 (dikurangi satu lagi untuk setiap parameter yang diestimasi dari data). Independensi dalam tabel r × c: E = total baris × total kolom / total keseluruhan, df = (r − 1)(c − 1). Tolak H₀ bila χ² melebihi nilai kritis untuk α yang dipilih.

Frekuensi harapan

usia 18–30: 60, 40
usia 31–50: 60, 40
usia 51+: 24, 16

Statistik chi-kuadrat

χ² = (49 − 60)²/60 + (51 − 40)²/40 + (62 − 60)²/60 + (38 − 40)²/40 + (33 − 24)²/24 + (7 − 16)²/16
χ² = 13,65

Keputusan

df = 2, χ²crit = 5,991
13,65 > 5,991

Jawaban

χ² = 13,65

χ² di atas nilai kritis, sehingga H₀ ditolak: variabel-variabelnya tampak berhubungan.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-2-inference