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 = 0,9476

Seret z sehingga luas berarsir di antara −z dan z di bawah kurva normal baku adalah 0,9476. Cari z sampai dua desimal.

A = 0,9476
z =
2.Distribusi normalSulit
μ = 65x = ?20%

Data nilai ujian berdistribusi normal dengan rata-rata 65 poin dan simpangan baku 10 poin. Tentukan nilai x yang di bawahnya terdapat 20% data (persentil ke-20).

μ = 65σ = 10P = 20%
x = poin
3.Selang kepercayaanSedang
n = 11, s = 12,5LUx̄ = 78E = ?99%

Sebuah sampel berisi 11 unit memiliki rata-rata 78 dan simpangan baku s = 12,5. Populasinya kira-kira berdistribusi normal. Tentukan margin galat E selang kepercayaan 99% untuk rata-rata.

n = 11x̄ = 78s = 12,599%t(10) = 3,169
E =
4.Selang kepercayaanSulit
p ≈ 0,7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0395%

Studi pendahuluan menunjukkan bahwa sekitar 0,7 produk cacat. Berapa produk n yang harus diperiksa agar selang kepercayaan 95% untuk proporsi memiliki margin galat paling banyak 0,03?

p ≈ 0,7E = 0,0395%
n =
5.Uji hipotesis & selang kepercayaanSedang
−1,8p = ?

Rata-rata suatu populasi diklaim sebesar 250; simpangan baku populasinya diketahui 6. Sampel acak 36 pengamatan memiliki rata-rata 248,2. Uji H₀: μ = 250 melawan H₁: μ < 250. Tentukan nilai p p.

μ₀ = 250σ = 6n = 36x̄ = 248,2H₁: μ < μ₀
p =
6.Uji hipotesis & selang kepercayaanSulit
μ₀x̄c

Uji z satu sisi untuk H₀: μ = 200 melawan H₁: μ > 200 dilakukan pada α = 0,05 dengan sampel berukuran 100; simpangan bakunya diketahui 5. Kenyataannya, rata-ratanya 201,5. Tentukan probabilitas galat tipe II β dalam persen.

μ₀ = 200μ = 201,5σ = 5n = 100α = 0,05
β = %
7.Regresi linear & korelasiSedang
xy1212203154165967xy246101520

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
xy2414496538541059xy510405060x = 7

Tabel memberikan 5 pasang pengamatan x = belanja iklan dalam k€ dan y = penjualan dalam k€. Gunakan garis kuadrat terkecil ŷ = a + b·x. Prediksikan ŷ untuk x = 7.

n = 5x = 7
ŷ =
9.Uji chi-kuadratSedang
bussepedamobilTotalmahasiswa15192660staf526940Total204535100

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

N = 1002 × 3
χ² =
10.Uji chi-kuadratSulit
yatidakTotalpabrik A283260pabrik B592180pabrik C453580Total13288220dfα = 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 = 2203 × 2α = 0,05
χ² =

3Larutan

1.Distribusi normal

Jawaban: z = 1,94

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 + 0,9476)/2 = 0,9738

Baca tabel z secara terbalik

Cari 0,9738 di dalam tabel dan baca z.

z = 1,94

Jawaban

z = 1,94
2.Distribusi normal

Jawaban: x = 56,58 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) = 0,2 → z = −0,8416

Kembali ke x

x = 65 + −0,8416·10 = 56,58 poin

Jawaban

x = 56,58 poin
3.Selang kepercayaan

Jawaban: E = 11,94

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 = 3,169

Margin galat

E = 3,169·12,5/√11 = 11,94

Jawaban

E = 11,94
4.Selang kepercayaan

Jawaban: n = 897

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 = 1,96²·0,7·0,3/0,03² = 896,4

Bulatkan ke atas

n = 897

Jawaban

n = 897
5.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: p = 0,03593

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 = 6/√36 = 1
z = (248,2 − 250)/1 = −1,8

Luas ekor

Φ(1,8) = 0,9641
1 − Φ(1,8) = 0,0359

nilai p

p = 0,03593

Jawaban

p = 0,03593

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

6.Uji hipotesis & selang kepercayaan

Jawaban: β = 8,771 %

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 = 5/√100 = 0,5
x̄c = 200 + 1,645·0,5 = 200,8

z menurut rata-rata sebenarnya

z = (200,8 − 201,5)/0,5 = −1,355

Galat tipe II

kuasa = P(Z > −1,355) = 91,23%
β = 100% − 91,23% = 8,771%

Jawaban

β = 8,771%
7.Regresi linear & korelasi

Jawaban: r = −0,9598

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 = 88/6 = 14,67

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −51
Syy = Σ(y − ȳ)² = 161,3

Koefisien korelasi

r = −51/√(17,5·161,3) = −0,9598

Jawaban

r = −0,9598
8.Regresi linear & korelasi

Jawaban: ŷ = 53,25

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 = 256/5 = 51,2

Jumlah kuadrat dan hasil kali

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 82

Garis regresi

b = 82/40 = 2,05
a = 51,2 − 2,05·6 = 38,9
ŷ = 38,9 + 2,05·x

Prediksi

ŷ = 38,9 + 2,05·7 = 53,25

Jawaban

ŷ = 53,25
9.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 10,78

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

mahasiswa: 60·20/100 = 12, 60·45/100 = 27, 60·35/100 = 21
staf: 40·20/100 = 8, 40·45/100 = 18, 40·35/100 = 14

Statistik chi-kuadrat

χ² = (15 − 12)²/12 + (19 − 27)²/27 + (26 − 21)²/21 + (5 − 8)²/8 + (26 − 18)²/18 + (9 − 14)²/14
χ² = 10,78

Jawaban

χ² = 10,78

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

10.Uji chi-kuadrat

Jawaban: χ² = 11,22

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: 36, 24
pabrik B: 48, 32
pabrik C: 48, 32

Statistik chi-kuadrat

χ² = (28 − 36)²/36 + (32 − 24)²/24 + (59 − 48)²/48 + (21 − 32)²/32 + (45 − 48)²/48 + (35 − 32)²/32
χ² = 11,22

Keputusan

df = 2, χ²crit = 5,991
11,22 > 5,991

Jawaban

χ² = 11,22

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

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