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
60,575P = ?

Data nilai ujian berdistribusi normal dengan rata-rata 65 poin dan simpangan baku 10 poin. Berapa proporsi yang berada di antara 60,5 dan 75 poin? Nyatakan P dalam bentuk desimal.

μ = 65σ = 10x1 = 60,5x2 = 75
P =
2.Distribusi normalSulit
μ = 250x = ?75%

Data berat kantong berdistribusi normal dengan rata-rata 250 g dan simpangan baku 5 g. Tentukan nilai x yang di bawahnya terdapat 75% data (persentil ke-75).

μ = 250σ = 5P = 75%
x = g
3.Selang kepercayaanSedang
n = 11, s = 5,5L = ?Ux̄ = 98,5E95%

Sebuah sampel berisi 11 unit memiliki rata-rata 98,5 dan simpangan baku s = 5,5. Populasinya kira-kira berdistribusi normal. Tentukan batas bawah selang kepercayaan 95% untuk rata-rata.

n = 11x̄ = 98,5s = 5,595%t(10) = 2,228
batas bawah =
4.Selang kepercayaanSulit
μ₁ − μ₂, t(14) = 2,1450LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

Dua jenis pupuk diuji. Kelompok petak 1: 5 petak, rata-rata hasil 39,5 kg, simpangan baku 8,5 kg. Kelompok petak 2: 11 petak, rata-rata 43 kg, simpangan baku 3,5 kg. Anggap variansnya sama (t gabungan, df = n₁ + n₂ − 2). Tentukan margin galat E selang kepercayaan 95% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 39,5s₁ = 8,5n₂ = 11x̄₂ = 43s₂ = 3,595%t(14) = 2,145
E = kg
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−2,1312,131t = ?df = 15

16 karyawan mengikuti tes mengetik sebelum dan sesudah pelatihan. Untuk setiap orang dicatat selisih d = sesudah − sebelum (kata per menit). Rata-rata selisihnya 1,57 dan simpangan baku selisihnya 1,8. Tentukan statistik uji berpasangan t untuk H₀: μd = 0.

n = 16d̄ = 1,57sd = 1,8
t =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

Seberapa besar sampel harus agar selang kepercayaan 90% untuk rata-rata memiliki margin galat paling banyak 0,5? Simpangan bakunya 12. Tentukan ukuran sampel terkecil n.

σ = 12E = 0,590%
n =
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy124223319418515616xy246152025

Tabel memberikan 6 pasang pengamatan x = umur mobil dalam tahun dan y = harga dalam k€. Cari koefisien korelasi Pearson r.

n = 6
r =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy284126188261030xy510102030x = 3

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = beban dalam kN dan y = pertambahan panjang dalam mm. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Prediksikan ŷ untuk x = 3.

n = 5x = 3
ŷ =
9.Uji chi-kuadratSedang
batuktidak batukTotalperokok463480bukan perokok4476120Total90110200

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

N = 2002 × 2
χ² =
10.Uji chi-kuadratSulit
lulustidak lulusTotalusia 18–30301040usia 31–50382260usia 51+5248100Total12080200dfα = 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 = 2003 × 2α = 0,05
χ² =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,515

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 = (60,5 − 65)/10 = −0,45
z₂ = (75 − 65)/10 = 1

Luas di antara

P = Φ(1) − Φ(−0,45) = 0,8413 − 0,3264 = 0,515

Jawaban

P = 0,515
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 253,4 g

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) = 0,75 → z = 0,6745

Kembali ke x

x = 250 + 0,6745·5 = 253,37 g

Jawaban

x = 253,37 g
3.Selang kepercayaan

Jawaban: batas bawah = 94,81

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 = 10, t = 2,228

Margin galat

E = 2,228·5,5/√11 = 3,695

Selang

98,5 ± 3,695 → [94,81, 102,2]

Jawaban

batas bawah = 94,81
4.Selang kepercayaan

Jawaban: E = 6,272 kg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Simpangan baku gabungan

sp² = (4·8,5² + 10·3,5²)/14 = 29,39
sp = 5,422

Margin galat

E = 2,145·5,422·√(1/5 + 1/11) = 6,272

Jawaban

E = 6,272 kg
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: t = 3,489

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Galat baku rata-rata selisih

SE = 1,8/√16 = 0,45

Statistik uji

t = 1,57/0,45 = 3,489

Jawaban

t = 3,489

Dengan df = 15, nilai kritis dua sisi 5% adalah 2,131; |t| lebih besar, jadi H₀ ditolak.

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: n = 1559

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).

Selesaikan untuk n

n = (1,645·12/0,5)² = 1559

Bulatkan ke atas

n = 1559

Jawaban

n = 1559
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = −0,9503

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 115/6 = 19,17

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 66,83

Koefisien korelasi

r = −32,5/√(17,5·66,83) = −0,9503

Jawaban

r = −0,9503
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: ŷ = 10,1

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 = 30/5 = 6
ȳ = 94/5 = 18,8

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 116

Garis regresi

b = 116/40 = 2,9
a = 18,8 − 2,9·6 = 1,4
ŷ = 1,4 + 2,9·x

Prediksi

ŷ = 1,4 + 2,9·3 = 10,1

Jawaban

ŷ = 10,1
9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 8,418

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

perokok: 80·90/200 = 36, 80·110/200 = 44
bukan perokok: 120·90/200 = 54, 120·110/200 = 66

Statistik chi-kuadrat

χ² = (46 − 36)²/36 + (34 − 44)²/44 + (44 − 54)²/54 + (76 − 66)²/66
χ² = 8,418

Jawaban

χ² = 8,418

df = 1. Pada α = 0,05 nilai kritisnya 3,841, sehingga H₀ (independensi) ditolak.

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 6,694

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: 24, 16
usia 31–50: 36, 24
usia 51+: 60, 40

Statistik chi-kuadrat

χ² = (30 − 24)²/24 + (10 − 16)²/16 + (38 − 36)²/36 + (22 − 24)²/24 + (52 − 60)²/60 + (48 − 40)²/40
χ² = 6,694

Keputusan

df = 2, χ²crit = 5,991
6,694 > 5,991

Jawaban

χ² = 6,694

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

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