統計学 II:統計的推測:練習問題と試験問題

正規分布から信頼区間、仮説検定まで:入門科目に続く推測統計学を扱います。

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直前対策パック(PDF)公式集、解法のステップ、完全な解答つきの演習問題。そのまま印刷できます。

この科目のトピック

  1. 正規分布片側の裾の面積 · 2 つの値の間の面積 · パーセンタイル計算
  2. 信頼区間z による区間 · t による区間 · 標本サイズ計算
  3. 仮説検定と信頼区間z 統計量 · t 統計量 · 信頼区間計算
  4. 線形回帰と相関傾きと切片 · 相関係数 · 予測計算
  5. カイ二乗検定適合度検定 · 独立性の検定 · 臨界値による判定計算

統計学 II:統計的推測の試験のコツ

  • まず標準化しましょう。ほとんどの問題は z スコアか t スコアから始まります。
  • σ が未知で標本が小さいときは、z ではなく t を使いましょう。
  • 95% 信頼区間と有意水準 5% の両側検定は、常に同じ結論になります。

解答例

正規分布やさしい
μ = 3236.8P = ?

配達時間は、平均 32 min、標準偏差 6 min の正規分布に従います。 36.8 min より大きい割合はいくらですか?P(X > x) を小数で求めなさい。

μ = 32σ = 6x = 36.8

求めるもの: P(X > x)

ヒントを表示
  1. z スコアに変換します:z = (x − μ)/σ。
  2. z = (36.8 − 32)/6 = 0.8.
  3. 右側の面積は 1 − Φ(z) です。
答えとステップごとの解答を表示

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

z = (36.8 − 32)/6 = 0.8

確率

P = 1 − Φ(0.8) = 1 − 0.7881 = 0.2119

答え

P = 0.2119

これは 21.19% です。

信頼区間ふつう
x̄E₁ = 7.895%, n = 50x̄E₂ = ?95%, n = 100

σ が既知のもとで 50 個の観測値に基づく平均の 95% 信頼区間の誤差の幅は 7.8 です。 同じ研究で代わりに 100 個の観測値を使うと、誤差の幅 E₂ はいくらになりますか?

95%n₁ = 50E₁ = 7.8n₂ = 100

求めるもの: E₂

ヒントを表示
  1. E = z·σ/√n で、σ は変わりません。
  2. E₂/E₁ = (z₂/z₁)·√(n₁/n₂)。
  3. z₁ = 1.96, z₂ = 1.96.
答えとステップごとの解答を表示

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

誤差の幅の比

E₂/E₁ = (1.96/1.96)·√(50/100) = 0.7071

新しい誤差の幅

E₂ = 7.8·0.7071 = 5.515

答え

E₂ = 5.515

練習のしかた

  • 「この科目を練習する」では、本番の試験のように、すべてのトピックの問題が混ざって出題されます。
  • 問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。
  • 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。
  • 模擬試験には制限時間があり、ヒントはありません。最後にスコアと詳しい振り返りが表示されます。

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