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
462540P = ?

Data umur pakai baterai berdistribusi normal dengan rata-rata 500 h dan simpangan baku 40 h. Berapa proporsi yang berada di antara 462 dan 540 h? Nyatakan P dalam bentuk desimal.

μ = 500σ = 40x1 = 462x2 = 540
P =
2.Distribusi normalSulit
μ = 65x = ?5%

Data nilai ujian berdistribusi normal dengan rata-rata 65 poin dan simpangan baku 10 poin. Tentukan nilai x yang di bawahnya terdapat 5% data (persentil ke-5).

μ = 65σ = 10P = 5%
x = poin
3.Selang kepercayaanSedang
n = 13, s = 18LU = ?x̄ = 63E95%

Sebuah sampel berisi 13 unit memiliki rata-rata 63 dan simpangan baku s = 18. Populasinya kira-kira berdistribusi normal. Tentukan batas atas selang kepercayaan 95% untuk rata-rata.

n = 13x̄ = 63s = 1895%t(12) = 2,179
batas atas =
4.Selang kepercayaanSulit
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,7970L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Dua jenis pupuk diuji. Kelompok petak 1: 21 petak, rata-rata hasil 36,5 kg, simpangan baku 1,5 kg. Kelompok petak 2: 5 petak, rata-rata 26 kg, simpangan baku 9 kg. Anggap variansnya sama (t gabungan, df = n₁ + n₂ − 2). Tentukan batas bawah selang kepercayaan 99% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 21x̄₁ = 36,5s₁ = 1,5n₂ = 5x̄₂ = 26s₂ = 999%t(24) = 2,797
batas bawah = kg
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−2,3652,365t = ?df = 7

8 karyawan mengikuti tes mengetik sebelum dan sesudah pelatihan. Untuk setiap orang dicatat selisih d = sesudah − sebelum (kata per menit). Rata-rata selisihnya 1,84 dan simpangan baku selisihnya 2,6. Tentukan statistik uji berpasangan t untuk H₀: μd = 0.

n = 8d̄ = 1,84sd = 2,6
t =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
μ₀x̄c

Uji z satu sisi untuk H₀: μ = 50 melawan H₁: μ < 50 dilakukan pada α = 0.05 dengan sampel berukuran 64; simpangan bakunya diketahui 24. Kenyataannya, rata-ratanya 39.8. Tentukan kuasa 1 − β uji dalam persen.

μ₀ = 50μ = 39,8σ = 24n = 64α = 0,05
1 − β = %
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy125224322417516611xy24610152025

Tabel memberikan 6 pasang pengamatan x = umur mobil dalam tahun dan y = harga dalam k€. Cari koefisien determinasi r² dari garis kuadrat terkecil.

n = 6
r² =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy150252359468571xy24506070x = 1,5

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = jam belajar dan y = nilai ujian. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Sebuah pengamatan baru (1,5, 53) dilakukan. Cari residunya e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 53)
e =
9.Uji chi-kuadratSedang
rendahsedangtinggiTotalperkotaan29163580perdesaan253837100Total545472180

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 lulusTotalpabrik A174360pabrik B2674100pabrik C295180Total72168240dfα = 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 = 0,01 apakah kedua variabel independen (tanpa koreksi kontinuitas). Hitung statistik uji χ², lalu bandingkan dengan nilai kritis dari tabel.

N = 2403 × 2α = 0,01
χ² =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,6703

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 = (462 − 500)/40 = −0,95
z₂ = (540 − 500)/40 = 1

Luas di antara

P = Φ(1) − Φ(−0,95) = 0,8413 − 0,1711 = 0,6703

Jawaban

P = 0,6703
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 48,55 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 = 65 + −1,645·10 = 48,55 poin

Jawaban

x = 48,55 poin
3.Selang kepercayaan

Jawaban: batas atas = 73,88

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 = 2,179

Margin galat

E = 2,179·18/√13 = 10,88

Selang

63 ± 10,88 → [52,12, 73,88]

Jawaban

batas atas = 73,88
4.Selang kepercayaan

Jawaban: batas bawah = 5,043 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 = (20·1,5² + 4·9²)/24 = 15,38
sp = 3,921

Margin galat

E = 2,797·3,921·√(1/21 + 1/5) = 5,457

Selang

10,5 ± 5,457 → [5,043, 15,96]

Jawaban

batas bawah = 5,043 kg
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: t = 2,002

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 = 2,6/√8 = 0,9192

Statistik uji

t = 1,84/0,9192 = 2,002

Jawaban

t = 2,002

Dengan df = 7, nilai kritis dua sisi 5% adalah 2,365; |t| lebih kecil, jadi H₀ tidak ditolak.

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: 1 − β = 96,04 %

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 = 24/√64 = 3
x̄c = 50 − 1,645·3 = 45,06

z menurut rata-rata sebenarnya

z = (45,06 − 39,8)/3 = 1,755

Daya

kuasa = P(Z < 1.755) = 96.04%
1 − β = 96,04%

Jawaban

1 − β = 96,04%
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r² = 0,9536

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) = −49,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 146,8

Koefisien determinasi

r² = −49,5²/(17,5·146,8) = 0,9536

Jawaban

r² = 0,9536

Sekitar 95,36% variasi y dijelaskan oleh garis.

8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: e = 1,7

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 = 15/5 = 3
ȳ = 300/5 = 60

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 58

Garis regresi

b = 58/10 = 5,8
a = 60 − 5,8·3 = 42,6
ŷ = 42,6 + 5,8·x

Nilai prediksi

ŷ = 42,6 + 5,8·1,5 = 51,3

Residu

e = 53 − 51,3 = 1,7

Jawaban

e = 1,7

Titik terletak di atas garis.

9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 7,181

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

perkotaan: 80·54/180 = 24, 80·54/180 = 24, 80·72/180 = 32
perdesaan: 100·54/180 = 30, 100·54/180 = 30, 100·72/180 = 40

Statistik chi-kuadrat

χ² = (29 − 24)²/24 + (16 − 24)²/24 + (35 − 32)²/32 + (25 − 30)²/30 + (38 − 30)²/30 + (37 − 40)²/40
χ² = 7,181

Jawaban

χ² = 7,181

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

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 2,329

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

pabrik A: 18, 42
pabrik B: 30, 70
pabrik C: 24, 56

Statistik chi-kuadrat

χ² = (17 − 18)²/18 + (43 − 42)²/42 + (26 − 30)²/30 + (74 − 70)²/70 + (29 − 24)²/24 + (51 − 56)²/56
χ² = 2,329

Keputusan

df = 2, χ²crit = 9,210
2,329 < 9,210

Jawaban

χ² = 2,329

χ² di bawah nilai kritis, sehingga H₀ tidak ditolak: tidak ada bukti signifikan adanya hubungan.

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