正規分布:値 x を z スコア z = (x − μ)/σ に変換します。これは平均から標準偏差何個分離れているかを表します。z 表(または Φ(z))は z より左側の面積、つまり P(X < x) を与えます。右側の面積は 1 − Φ(z)、2 つの値の間の面積はそれぞれの左側の面積の差です。
z スコア
z₁ = (65.5 − 65)/10 = 0.05
z₂ = (73.5 − 65)/10 = 0.85
間の面積
P = Φ(0.85) − Φ(0.05) = 0.8023 − 0.5199 = 0.2824
答え
P = 0.2824
14.正規分布
答え: x = 565.8 h
正規分布:値 x を z スコア z = (x − μ)/σ に変換します。これは平均から標準偏差何個分離れているかを表します。z 表(または Φ(z))は z より左側の面積、つまり P(X < x) を与えます。右側の面積は 1 − Φ(z)、2 つの値の間の面積はそれぞれの左側の面積の差です。
パーセンタイルに対応する z
Φ(z) = 0.95 → z = 1.645
x に戻す
x = 500 + 1.645·40 = 565.8 h
答え
x = 565.8 h
15.信頼区間
答え: E = 0.6354
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 = 11, t = 2.201
誤差の幅
E = 2.201·1/√12 = 0.6354
答え
E = 0.6354
16.信頼区間
答え: 下限 = 8.597 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 = (5·2.5² + 14·3²)/19 = 8.276
sp = 2.877
誤差の幅
E = 1.729·2.877·√(1/6 + 1/15) = 2.403
区間
11 ± 2.403 → [8.597, 13.4]
答え
下限 = 8.597 kg
17.仮説検定と信頼区間
答え: t = 2.398
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。
標準誤差
SE = 20/√81 = 20/9 = 2.222
検定統計量
t = (80.33 − 75)/2.222 = 2.398
答え
t = 2.398
t0.025; df = 80 = 1.99
|t| > 1.99 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されます。
18.仮説検定と信頼区間
答え: U = 507.5
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 = 1.96·10/√25 = 3.92
区間の端
U = 503.6 + 3.92 = 507.5
答え
U = 507.5
19.線形回帰と相関
答え: r = −0.9449
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 = 15/5 = 3
ȳ = 99/5 = 19.8
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −30
Syy = Σ(y − ȳ)² = 100.8
相関係数
r = −30/√(10·100.8) = −0.9449
答え
r = −0.9449
20.線形回帰と相関
答え: x = 21.38
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 = 115/5 = 23
ȳ = 378/5 = 75.6
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 366
回帰直線
b = 366/90 = 4.067
a = 75.6 − 4.067·23 = −17.93
ŷ = −17.93 + 4.067·x
x について解く
x = (69 − (−17.93))/4.067 = 21.38
答え
x = 21.38
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