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 sebelah kanan z = 0,3372

Seret z sehingga luas berarsir di bawah kurva normal baku, di sebelah kanan z, adalah 0,3372. Cari z sampai dua desimal.

A = 0,3372
z =
2.Distribusi normalSulit
μ = 250x = ?5%

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

μ = 250σ = 5P = 5%
x = g
3.Selang kepercayaanSedang
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Daya tahan baterai dua model ponsel dibandingkan. Model 1: 30 ponsel, rata-rata 92,5 h, simpangan baku diketahui 14 h. Model 2: 40 ponsel, rata-rata 104 h, simpangan baku diketahui 12 h. Tentukan batas bawah selang kepercayaan 95% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 92,5 hσ₁ = 14 hn₂ = 40x̄₂ = 104 hσ₂ = 12 h95%
batas bawah = h
4.Selang kepercayaanSulit
σ = 40, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

Simpangan baku populasi adalah 40. Seberapa besar ukuran sampel n yang Anda perlukan agar selang kepercayaan 90% untuk rata-rata memiliki margin galat paling banyak 4?

σ = 40E = 490%
n =
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
1,7p = ?

Rata-rata suatu populasi diklaim sebesar 100; simpangan baku populasinya diketahui 24. Sampel acak 144 pengamatan memiliki rata-rata 103,4. Uji H₀: μ = 100 melawan H₁: μ > 100. Tentukan nilai p p.

μ₀ = 100σ = 24n = 144x̄ = 103,4H₁: μ > μ₀
p =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
z −2,57602,576

Sampel 25 pengukuran memiliki rata-rata 121,7. Simpangan baku populasi 12. Tentukan batas atas U selang kepercayaan 99% untuk rata-rata.

x̄ = 121,7σ = 12n = 2599%
U =
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy137242348446555xy244050

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = jam belajar dan y = nilai ujian. Jumlah-jumlahnya diberikan. Cari koefisien korelasi Pearson r dari jumlah-jumlah ini.

n = 5Σx = 15Σy = 228Σx² = 55Σy² = 10578Σxy = 724
r =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy163119362247255328593173xy152025304060x = 23,5

Tabel memberikan 6 pasang pengamatan x = suhu dalam °C dan y = es krim terjual. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Prediksikan ŷ untuk x = 23,5.

n = 6x = 23,5
ŷ =
9.Uji chi-kuadratSedang
rendahsedangtinggiTotalperkotaan16244080perdesaan145650120Total308090200

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 × 3
χ² =
10.Uji chi-kuadratSulit

Uji kecocokan chi-kuadrat membandingkan frekuensi teramati dalam 7 kategori dengan proporsi harapan yang sepenuhnya ditentukan (tidak ada parameter yang diestimasi dari data). Berapa derajat kebebasan df uji tersebut?

k = 7
df =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: z = 0,42

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 − 0,3372 = 0,6628

Baca tabel z secara terbalik

Cari 0,6628 di dalam tabel dan baca z.

z = 0,42

Jawaban

z = 0,42
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 241,8 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) = 0,05 → z = −1,645

Kembali ke x

x = 250 + −1,645·5 = 241,78 g

Jawaban

x = 241,78 g
3.Selang kepercayaan

Jawaban: batas bawah = −17,74 h

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.

Estimasi titik

x̄₁ − x̄₂ = 92,5 − 104 = −11,5

Galat baku

SE = √(14²/30 + 12²/40) = 3,183

Margin galat

E = 1,96·3,183 = 6,239

Selang

−11,5 ± 6,239 → [−17,74, −5,261]

Jawaban

batas bawah = −17,74 h

Selang tidak memuat 0, jadi rata-ratanya berbeda secara signifikan.

4.Selang kepercayaan

Jawaban: n = 271

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 = (1,645·40/4)² = 270,6

Bulatkan ke atas

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

n = 271

Jawaban

n = 271
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: p = 0,04457

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 = 24/√144 = 2
z = (103,4 − 100)/2 = 1,7

Luas ekor

Φ(1,7) = 0,9554
1 − Φ(1,7) = 0,0446

nilai p

p = 0,04457

Jawaban

p = 0,04457

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

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: U = 127,9

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 = 2,576·12/√25 = 6,182

Batas selang

U = 121,7 + 6,182 = 127,9

Jawaban

U = 127,9
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = 0,9397

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 = 724 − 15·228/5 = 40
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 10578 − 228²/5 = 181,2

Koefisien korelasi

r = 40/√(10·181,2) = 0,9397

Jawaban

r = 0,9397
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: ŷ = 49,83

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 = 141/6 = 23,5
ȳ = 299/6 = 49,83

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 427,5

Garis regresi

b = 427,5/157,5 = 2,714
a = 49,83 − 2,714·23,5 = −13,95
ŷ = −13,95 + 2,714·x

Prediksi

ŷ = −13,95 + 2,714·23,5 = 49,83

Jawaban

ŷ = 49,83
9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 6,296

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: 80·30/200 = 12, 80·80/200 = 32, 80·90/200 = 36
perdesaan: 120·30/200 = 18, 120·80/200 = 48, 120·90/200 = 54

Statistik chi-kuadrat

χ² = (16 − 12)²/12 + (24 − 32)²/32 + (40 − 36)²/36 + (14 − 18)²/18 + (56 − 48)²/48 + (50 − 54)²/54
χ² = 6,296

Jawaban

χ² = 6,296

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

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: df = 6

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.

Derajat kebebasan

df = 7 − 1 = 6

Jawaban

df = 6

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