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 = (93.25 − 100)/15 = −0.45
z₂ = (118 − 100)/15 = 1.2
間の面積
P = Φ(1.2) − Φ(−0.45) = 0.8849 − 0.3264 = 0.5586
答え
P = 0.5586
14.正規分布
答え: x = 81.45 点
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 = 65 + 1.645·10 = 81.45 点
答え
x = 81.45 点
15.信頼区間
答え: E = 7.194
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 = 3.25
誤差の幅
E = 3.25·7/√10 = 7.194
答え
E = 7.194
16.信頼区間
答え: 下限 = −7.977 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 = (12·4² + 17·4²)/29 = 16
sp = 4
誤差の幅
E = 2.045·4·√(1/13 + 1/18) = 2.977
区間
−5 ± 2.977 → [−7.977, −2.023]
答え
下限 = −7.977 kg
17.仮説検定と信頼区間
答え: t = −2.604
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 = 5/√36 = 5/6 = 0.8333
検定統計量
t = (97.83 − 100)/0.8333 = −2.604
答え
t = −2.604
t0.025; df = 35 = 2.03
|t| > 2.03 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: n = 11
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。
n について解く
n = (1.645·4/2)² = 10.82
切り上げる
n = 11
答え
n = 11
19.線形回帰と相関
答え: r = 0.9519
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 = 377/5 = 75.4
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 282
Syy = Σ(y − ȳ)² = 975.2
相関係数
r = 282/√(90·975.2) = 0.9519
答え
r = 0.9519
20.線形回帰と相関
答え: ŷ = 85.95
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 = 25/5 = 5
ȳ = 387/5 = 77.4
平方和と積和
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 57
回帰直線
b = 57/10 = 5.7
a = 77.4 − 5.7·5 = 48.9
ŷ = 48.9 + 5.7·x
予測
ŷ = 48.9 + 5.7·6.5 = 85.95
答え
ŷ = 85.95
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