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 + 0.9476)/2 = 0.9738
z 表を逆に読む
表の中で 0.9738 を見つけ、z を読み取ります。
z = 1.94
答え
z = 1.94
14.正規分布
答え: x = 253.4 g
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) = 0.75
表からの z
z ≈ 0.67
元の単位に戻す
x = 250 + 0.67·5 = 253.4 g
答え
x = 253.4 g
15.信頼区間
答え: 上限 = 74.98
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 = 24, t = 2.064
誤差の幅
E = 2.064·6/√25 = 2.477
区間
72.5 ± 2.477 → [70.02, 74.98]
答え
上限 = 74.98
16.信頼区間
答え: 上限 = 8.931 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 = (8·10² + 6·3²)/14 = 61
sp = 7.81
誤差の幅
E = 1.761·7.81·√(1/9 + 1/7) = 6.931
区間
2 ± 6.931 → [−4.931, 8.931]
答え
上限 = 8.931 kg
17.仮説検定と信頼区間
答え: z = 1.729
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 = √(4²/60 + 7²/60) = √1.083 = 1.041
検定統計量
z = (102.5 − 100.7)/1.041 = 1.729
答え
z = 1.729
|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: z = 0.8045
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.
標本比率
p̂₁ = 50/250 = 0.2
p̂₂ = 43/250 = 0.172
p̂ = 93/500 = 0.186
H₀ のもとでの標準誤差
SE = √(0.186·0.814·(1/250 + 1/250)) = 0.0348
検定統計量
z = (0.2 − 0.172)/0.0348 = 0.8045
答え
z = 0.8045
|z| < 1.96 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。
19.線形回帰と相関
答え: r = 0.9418
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 = 226/5 = 45.2
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 38
Syy = Σ(y − ȳ)² = 162.8
相関係数
r = 38/√(10·162.8) = 0.9418
答え
r = 0.9418
20.線形回帰と相関
答え: x = 4.692
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 = 194/5 = 38.8
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 13
回帰直線
b = 13/10 = 1.3
a = 38.8 − 1.3·3 = 34.9
ŷ = 34.9 + 1.3·x
x について解く
x = (41 − 34.9)/1.3 = 4.692
答え
x = 4.692
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