面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。
z の左側の面積
Φ(z) = (1 + 0.5035)/2 = 0.7517
z 表を逆に読む
表の中で 0.7517 を見つけ、z を読み取ります。
z = 0.68
答え
z = 0.68
14.正規分布
答え: x = 458 h
面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。
左側の面積
Φ(z) = 0.15
表からの z
z ≈ −1.04
元の単位に戻す
x = 500 − 1.04·40 = 458 h
答え
x = 458 h
15.信頼区間
答え: E = 6.956
平均の信頼区間:x̄ ± 誤差の幅。母集団の σ が既知なら誤差の幅は z·σ/√n、標本標準偏差 s しかなければ自由度 n − 1 の t を使って t·s/√n です。臨界値:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。誤差の幅を E 以下にするには n ≥ (z·σ/E)² が必要で、端数は切り上げます。
臨界値
df = n − 1 = 9, t = 1.833
誤差の幅
E = 1.833·12/√10 = 6.956
答え
E = 6.956
16.信頼区間
答え: E = 10.12 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.
プールした標準偏差
sp² = (5·8² + 7·9²)/12 = 73.92
sp = 8.597
誤差の幅
E = 2.179·8.597·√(1/6 + 1/8) = 10.12
答え
E = 10.12 kg
17.仮説検定と信頼区間
答え: z = 1.07
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.
差の標準誤差
SE = √(8²/40 + 3²/80) = √1.713 = 1.309
検定統計量
z = (119 − 117.6)/1.309 = 1.07
答え
z = 1.07
|z| < 1.96 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。
18.仮説検定と信頼区間
答え: U = 50.56
平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。
誤差の幅
E = 2.576·10/√81 = 2.862
区間の端
U = 47.7 + 2.862 = 50.56
答え
U = 50.56
19.線形回帰と相関
答え: r = 0.971
最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。
偏差平方和・偏差積和
Sxy = 3412 − 48·396/6 = 244
Sxx = 454 − 48²/6 = 70
Syy = 27038 − 396²/6 = 902
相関係数
r = 244/√(70·902) = 0.971
答え
r = 0.971
20.線形回帰と相関
答え: x = 1.658
最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。
平均
x̄ = 21/6 = 3.5
ȳ = 114/6 = 19
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −38
回帰直線
b = −38/17.5 = −2.171
a = 19 − (−2.171)·3.5 = 26.6
ŷ = 26.6 − 2.171·x
x について解く
x = (23 − 26.6)/(−2.171) = 1.658
答え
x = 1.658
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