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 = 0,3228

Seret z sehingga luas berarsir di bawah kurva normal baku, di sebelah kanan z, adalah 0,3228. Cari z sampai dua desimal.

A = 0,3228
z =
2.Distribusi normalSulit
557085100115130145poinatas 40%

skor IQ berdistribusi normal dengan rata-rata 100 poin dan simpangan baku 15 poin. Seret batas sehingga 40% teratas yang diarsir berada di sebelah kanannya. Cari batas x.

μ = 100 poinσ = 15 poin40%
x = poin
3.Selang kepercayaanSedang
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Daya tahan baterai dua model ponsel dibandingkan. Model 1: 50 ponsel, rata-rata 89,5 h, simpangan baku diketahui 8 h. Model 2: 80 ponsel, rata-rata 87 h, simpangan baku diketahui 5 h. Tentukan batas atas selang kepercayaan 90% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 89,5 hσ₁ = 8 hn₂ = 80x̄₂ = 87 hσ₂ = 5 h90%
batas atas = h
4.Selang kepercayaanSulit
p ≈ 0,8, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0399%

Studi pendahuluan menunjukkan bahwa sekitar 0,8 produk cacat. Berapa produk n yang harus diperiksa agar selang kepercayaan 99% untuk proporsi memiliki margin galat paling banyak 0,03?

p ≈ 0,8E = 0,0399%
n =
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−1,38p = ?

Rata-rata suatu populasi diklaim sebesar 250; simpangan baku populasinya diketahui 5. Sampel acak 25 pengamatan memiliki rata-rata 248,62. Uji H₀: μ = 250 melawan H₁: μ < 250. Tentukan nilai p p.

μ₀ = 250σ = 5n = 25x̄ = 248,62H₁: μ < μ₀
p =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
−1,961,96z = ?

Dalam suatu uji klinis, 88 dari 250 pasien dengan perlakuan A sembuh, dan 18 dari 80 pasien dengan perlakuan B. Dengan proporsi gabungan, tentukan statistik uji z untuk H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 88n₁ = 250x₂ = 18n₂ = 80
z =
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy252471674886109712115xy5106080100120

Tabel memberikan 6 pasang pengamatan x = jam belajar dan y = nilai ujian. Cari koefisien korelasi Pearson r.

n = 6
r =
8.Regresi linear & korelasiSulit
xy129238339446553xy24304050ŷ = 44

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = belanja iklan dalam k€ dan y = penjualan dalam k€. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Untuk nilai x berapa garis memprediksi ŷ = 44?

n = 5ŷ = 44
x =
9.Uji chi-kuadratSedang
rendahsedangtinggiTotalperkotaan36251879perdesaan16333483Total525852162

Tabel kontingensi menunjukkan frekuensi teramati. Untuk uji independensi chi-kuadrat, cari frekuensi harapan E untuk sel “perdesaan, rendah”.

total baris = 83total kolom = 52N = 162
E =
10.Uji chi-kuadratSulit
yatidakTotalusia 18–30271340usia 31–50293160usia 51+243660Total8080160dfα = 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 = 1603 × 2α = 0,01
χ² =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: z = 0,46

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 − 0,3228 = 0,6772

Baca tabel z secara terbalik

Cari 0,6772 di dalam tabel dan baca z.

z = 0,46

Jawaban

z = 0,46
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 103,8 poin

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) = 0,6

z dari tabel

z ≈ 0,25

Kembali ke satuan semula

x = 100 + 0,25·15 = 103,8 poin

Jawaban

x = 103,8 poin
3.Selang kepercayaan

Jawaban: batas atas = 4,576 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 = 89,5 − 87 = 2,5

Galat baku

SE = √(8²/50 + 5²/80) = 1,262

Margin galat

E = 1,645·1,262 = 2,076

Selang

2,5 ± 2,076 → [0,4241, 4,576]

Jawaban

batas atas = 4,576 h

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

4.Selang kepercayaan

Jawaban: n = 1180

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Selesaikan untuk n

n = 2,576²·0,8·0,2/0,03² = 1180

Bulatkan ke atas

n = 1180

Jawaban

n = 1180
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: p = 0,08379

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 = 5/√25 = 1
z = (248,62 − 250)/1 = −1,38

Luas ekor

Φ(1,38) = 0,9162
1 − Φ(1,38) = 0,0838

nilai p

p = 0,08379

Jawaban

p = 0,08379

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

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: z = 2,117

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.

Proporsi sampel

p̂₁ = 88/250 = 0,352
p̂₂ = 18/80 = 0,225
p̂ = 106/330 = 0,3212

Galat baku menurut H₀

SE = √(0,3212·0,6788·(1/250 + 1/80)) = 0,05998

Statistik uji

z = (0,352 − 0,225)/0,05998 = 2,117

Jawaban

z = 2,117

|z| > 1,96, jadi H₀ ditolak pada taraf 5% (dua sisi).

7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = 0,9853

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 = 42/6 = 7
ȳ = 495/6 = 82,5

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 405
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2414

Koefisien korelasi

r = 405/√(70·2414) = 0,9853

Jawaban

r = 0,9853
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: x = 3,536

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 = 205/5 = 41

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 56

Garis regresi

b = 56/10 = 5,6
a = 41 − 5,6·3 = 24,2
ŷ = 24,2 + 5,6·x

Selesaikan untuk x

x = (44 − 24,2)/5,6 = 3,536

Jawaban

x = 3,536
9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: E = 26,64

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

E = 83·52/162 = 26,64

Jawaban

E = 26,64
10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 7,367

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: 20, 20
usia 31–50: 30, 30
usia 51+: 30, 30

Statistik chi-kuadrat

χ² = (27 − 20)²/20 + (13 − 20)²/20 + (29 − 30)²/30 + (31 − 30)²/30 + (24 − 30)²/30 + (36 − 30)²/30
χ² = 7,367

Keputusan

df = 2, χ²crit = 9,210
7,367 < 9,210

Jawaban

χ² = 7,367

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

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