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
−3−2−10123zluas berarsir di antara −z dan z = 0,9684

Seret z sehingga luas berarsir di antara −z dan z di bawah kurva normal baku adalah 0,9684. Cari z sampai dua desimal.

A = 0,9684
z =
2.Distribusi normalSulit
380420460500540580620hatas 80%

umur pakai baterai berdistribusi normal dengan rata-rata 500 h dan simpangan baku 40 h. Seret batas sehingga 80% teratas yang diarsir berada di sebelah kanannya. Cari batas x.

μ = 500 hσ = 40 h80%
x = h
3.Selang kepercayaanSedang
n = 10, sd​ = 6,90LUd̄ = 4,2E = ?99%

Tekanan darah 10 pasien diukur sebelum dan sesudah suatu perawatan. Selisih d = sebelum − sesudah (mmHg) memiliki rata-rata 4,2 dan simpangan baku 6,9. Tentukan margin galat E selang kepercayaan 99% untuk rata-rata selisih.

n = 10d̄ = 4,2sd = 6,999%t(9) = 3,25
E = mmHg
4.Selang kepercayaanSulit
n = 16Lσ = ?s = 2,795%

Diameter 16 poros hasil permesinan memiliki simpangan baku sampel 2,7 µm. Dengan anggapan diameternya berdistribusi normal, tentukan batas atas σ selang kepercayaan 95% untuk simpangan baku populasi. Dengan df = 15, 2,5% distribusi χ² berada di bawah 6,262 dan 2,5% berada di atas 27,488.

n = 16s = 2,7 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−2,1452,145t = ?df = 14

15 karyawan mengikuti tes mengetik sebelum dan sesudah pelatihan. Untuk setiap orang dicatat selisih d = sesudah − sebelum (kata per menit). Rata-rata selisihnya 3,72 dan simpangan baku selisihnya 12. Tentukan statistik uji berpasangan t untuk H₀: μd = 0.

n = 15d̄ = 3,72sd = 12
t =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
μ₀x̄c

Uji z satu sisi untuk H₀: μ = 50 melawan H₁: μ > 50 dilakukan pada α = 0,01 dengan sampel berukuran 25; simpangan bakunya diketahui 12,5. Kenyataannya, rata-ratanya 54,25. Tentukan probabilitas galat tipe II β dalam persen.

μ₀ = 50μ = 54,25σ = 12,5n = 25α = 0,01
β = %
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy12522231841751369xy24610152025

Tabel memberikan 6 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 = 6Σx = 21Σy = 104Σx² = 91Σy² = 1972Σxy = 310
r =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy284146208291034xy510102030x = 3

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = beban dalam kN dan y = pertambahan panjang dalam mm. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Sebuah pengamatan baru (3, 6) dilakukan. Cari residunya e = y − ŷ.

n = 5(3, 6)
e =
9.Uji chi-kuadratSedang
membaiktidak membaikTotalobat baru7822100plasebo132740Total9149140

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

N = 1402 × 2
χ² =
10.Uji chi-kuadratSulit
lulustidak lulusTotalusia 18–30251540usia 31–506337100usia 51+52860Total14060200dfα = 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: z = 2,15

Dari luas kembali ke z: Φ(z) adalah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam tabel. Luas ekor kanan A berarti Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A di antara −z dan z menyisakan (1 − A)/2 pada setiap ekor, sehingga Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, pakai x = μ + zσ.

Luas di sebelah kiri z

Φ(z) = (1 + 0,9684)/2 = 0,9842

Baca tabel z secara terbalik

Cari 0,9842 di dalam tabel dan baca z.

z = 2,15

Jawaban

z = 2,15
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 466 h

Dari luas kembali ke z: Φ(z) adalah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam tabel. Luas ekor kanan A berarti Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A di antara −z dan z menyisakan (1 − A)/2 pada setiap ekor, sehingga Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, pakai x = μ + zσ.

Luas di sebelah kiri

Φ(z) = 0,2

z dari tabel

z ≈ −0,84

Kembali ke satuan semula

x = 500 − 0,84·40 = 466 h

Jawaban

x = 466 h
3.Selang kepercayaan

Jawaban: E = 7,091 mmHg

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.

Nilai kritis

df = 9, t = 3,25

Margin galat

E = 3,25·6,9/√10 = 7,091

Jawaban

E = 7,091 mmHg
4.Selang kepercayaan

Jawaban: σ = 4,179 µm

Selang untuk varians: (n − 1)s²/σ² berdistribusi χ² dengan derajat bebas n − 1. Selang 95% untuk σ² berjalan dari (n − 1)s² dibagi nilai χ² atas (2,5% di atasnya) sampai (n − 1)s² dibagi nilai χ² bawah (2,5% di bawahnya); selang untuk σ adalah akar kuadrat kedua batas itu. Selang ini tidak simetris terhadap s.

Jumlah kuadrat

(n − 1)s² = 15·2,7² = 109,4

Batas untuk σ²

109,4/27,488 = 3,978
109,4/6,262 = 17,46

Batas untuk σ

σ = √17,46 = 4,179 µm

Jawaban

σ = 4,179 µm

Selang 95% untuk σ: [1,995, 4,179] µm.

5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: t = 1,201

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 = 12/√15 = 3,098

Statistik uji

t = 3,72/3,098 = 1,201

Jawaban

t = 1,201

Dengan df = 14, nilai kritis dua sisi 5% adalah 2,145; |t| lebih kecil, jadi H₀ tidak ditolak.

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: β = 73,43 %

Kuasa uji: kuasa = 1 − β adalah probabilitas menolak H₀ ketika H₀ salah. Cari batas x̄c dari μ₀ dan z_α, lalu hitung probabilitas berada di luar x̄c dengan memakai rata-rata sebenarnya: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Rata-rata sampel kritis

SE = 12,5/√25 = 2,5
x̄c = 50 + 2,326·2,5 = 55,81

z menurut rata-rata sebenarnya

z = (55,81 − 54,25)/2,5 = 0,626

Galat tipe II

kuasa = P(Z > 0,626) = 26,57%
β = 100% − 26,57% = 73,43%

Jawaban

β = 73,43%
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = −0,992

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 = 310 − 21·104/6 = −54
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 1972 − 104²/6 = 169,3

Koefisien korelasi

r = −54/√(17,5·169,3) = −0,992

Jawaban

r = −0,992
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: e = −4,95

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 = 105/5 = 21

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 134

Garis regresi

b = 134/40 = 3,35
a = 21 − 3,35·6 = 0,9
ŷ = 0,9 + 3,35·x

Nilai prediksi

ŷ = 0,9 + 3,35·3 = 10,95

Residu

e = 6 − 10,95 = −4,95

Jawaban

e = −4,95

Titik terletak di bawah garis.

9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 26

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

obat baru: 100·91/140 = 65, 100·49/140 = 35
plasebo: 40·91/140 = 26, 40·49/140 = 14

Statistik chi-kuadrat

χ² = (78 − 65)²/65 + (22 − 35)²/35 + (13 − 26)²/26 + (27 − 14)²/14
χ² = 26

Jawaban

χ² = 26

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

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 11,34

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: 28, 12
usia 31–50: 70, 30
usia 51+: 42, 18

Statistik chi-kuadrat

χ² = (25 − 28)²/28 + (15 − 12)²/12 + (63 − 70)²/70 + (37 − 30)²/30 + (52 − 42)²/42 + (8 − 18)²/18
χ² = 11,34

Keputusan

df = 2, χ²crit = 5,991
11,34 > 5,991

Jawaban

χ² = 11,34

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

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