CFA Level I 계량 분석 및 채권 연습: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 20개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

화폐의 시간 가치

미래 가치
FV = PV·(1 + i)n
현재 가치
PV = FV/(1 + i)n
연간 여러 기간
i = r/m, N = m·n
연금의 현재 가치
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
연금의 미래 가치
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

방법

  1. 모든 현금흐름과 그 시점을 나타낸 시간선을 그리세요.
  2. 이자율을 기간에 맞추세요: 월 납입에는 월 이자율.
  3. 단일 금액에는 FV = PV·(1 + i)ⁿ을, 균등 납입에는 연금 공식을 쓰세요.
  4. 답의 부호와 크기 수준을 확인하세요.

NPV와 IRR

순현재가치
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
균등 현금 흐름
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
내부수익률
NPV = 0이 되는 r
의사 결정
NPV > 0 (또는 IRR > 요구 수익률)이면 채택

방법

  1. 모든 현금흐름을 연도와 함께 적으세요. 0년 차의 투자액은 음수입니다.
  2. 각 현금흐름을 할인하세요: CFt/(1 + r)t.
  3. 모두 더하면 NPV입니다. 양수이면 프로젝트가 r보다 많이 법니다.
  4. IRR은 NPV를 0으로 만드는 이자율을 시행착오나 보간으로 찾으세요.

채권 가격과 수익률

채권 가격
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
반기 지급
C/2, y/2, 2n기간
경상 수익률
C/P
가격과 수익률
수익률 상승 → 가격 하락

방법

  1. 기간당 이자와 기간당 수익률을 구하세요.
  2. 가격 = 이자의 현재가치(연금) + 액면가의 현재가치.
  3. 반기 이자이면 이자의 절반, 수익률의 절반, 기간 수의 두 배를 쓰세요.
  4. 확인: 수익률이 표면 이자율보다 높으면 가격은 액면가보다 낮습니다.

CAPM과 WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
기업 가치
V = E + D

기술통계

평균
x̄ = Σx/n
표본 표준편차
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
중앙값
정렬한 데이터의 가운데 값
z 점수
z = (x − μ)/σ
정규분포
±1σ 안에 68%, ±2σ 안에 95%

확률

여사건
P(not A) = 1 − P(A)
덧셈 정리
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
독립 사건
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
조건부 확률
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
이항분포
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

정규분포

z 점수
z = (x − μ)/σ
x 미만
P(X < x) = Φ(z)
x 초과
P(X > x) = 1 − Φ(z)
두 값 사이
Φ(z2) − Φ(z1)
백분위수
x = μ + z·σ

방법

  1. 값을 z 점수로 바꾸세요: z = (x − μ)/σ.
  2. z 왼쪽의 넓이인 Φ(z)를 표에서 찾으세요.
  3. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)를 쓰고, 구간은 두 왼쪽 넓이를 빼세요.
  4. 백분위수는 거꾸로 구하세요: 넓이에 해당하는 z를 찾은 다음 x = μ + z·σ.

신뢰구간

σ를 알 때
x̄ ± z·σ/√n
σ를 모를 때
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
임계 z값
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
표본 크기
n = (z·σ/E)², rounded up

방법

  1. z(모집단 σ를 앎)와 t(표본 s만 알고, 자유도 n − 1) 중에서 고르세요.
  2. 신뢰수준에 해당하는 임곗값을 찾으세요.
  3. 오차 한계: E = 임곗값 × 표준편차/√n.
  4. 구간: x̄ ± E.

가설 검정과 신뢰구간

평균에 대한 z 검정
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
평균에 대한 t 검정
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
유의수준 5% 양측 검정
|z| > 1.96이면 H0 기각
신뢰구간
x̄ ± z·σ/√n

방법

  1. H₀과 H₁을 세우고 단측 검정인지 양측 검정인지 정하세요.
  2. 검정 통계량을 계산하세요: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 또는 s와 t를 사용.
  3. 임곗값과 비교하거나 p값을 구하세요.
  4. 통계량이 임곗값을 넘으면(p가 α보다 작으면) H₀을 기각하고, 결론을 문장으로 쓰세요.

선형 회귀와 상관

제곱합
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
기울기
b = Sxy/Sxx
절편
a = ȳ − b·x̄
상관계수
r = Sxy/√(SxxSyy)
잔차
e = y − ŷ

2연습 문제

1.화폐의 시간 가치보통
년0123…17PV = ?€5 000€5 000€5 000€5 000

연금이 17년 동안 매년 말 €5 000을(를) 지급한다. 이자율은 연 5%이다. 연금의 현재 가치 PV을(를) 구하시오.

A = €5 000i = 5%n = 17
PV = €
2.화폐의 시간 가치어려움
개월0123…132A?AA€75 000

11년 후에 €75 000을(를) 모으고 싶다. 연 4.8%, 월 복리 계좌에 매월 말 같은 금액을 저축한다. 월 적립액 A을(를) 구하시오.

FV = €75 0004.8% / 12N = 132
A = €
3.NPV와 IRR보통
년01234−50 00016 50016 50016 50016 500

한 프로젝트는 오늘 €50 000이(가) 들고 4년 동안 매년 말 €16 500을(를) 돌려준다. 자본 비용은 8%이다. 현금흐름은 각 연도 동안 균등하게 들어온다고 가정한다. 할인 회수 기간 DPB을(를) 연 단위로 구하시오.

r = 8%CF0 = −50 000CF1 = 16 500CF2 = 16 500CF3 = 16 500CF4 = 16 500
DPB = 년
4.NPV와 IRR어려움
년0123−20 00010 0007 50013 000

어떤 프로젝트는 €20 000이 들고 1년 차부터 3년 차 말까지 €10 000, €7 500, €13 000을 돌려줍니다. 내부수익률 IRR를 퍼센트로 구하세요.

CF0 = −20 000CF1 = 10 000CF2 = 7 500CF3 = 13 000
IRR = %
5.채권 가격과 수익률보통

만기까지 5년 남은 채권(액면가 €1 000, 연 이표 2%)을 만기 수익률이 3.5%일 때 산다. 1년 후 첫 이표를 받은 직후 만기 수익률이 2.5%일 때 판다. 보유 기간 수익률 HPR을(를) 퍼센트로 구하시오.

F = €1 000표면이자율 = 2%n = 5y0 = 3.5%y1 = 2.5%
HPR = %
6.채권 가격과 수익률어려움
년01234€935€80€80 + €1 000

액면가 €1 000, 연 이자율 8%인 채권이 4년 후 만기이며 €935에 거래됩니다. 만기 수익률 YTM을(를) 퍼센트로 구하세요.

F = €1 000표면이자율 = 8%n = 4P = €935
YTM = %
7.CAPM과 WACC보통
βr (%)SMLrf​ = 3.5%β = 1rm​ = ?β = 1.25re​ = 9.75%

베타가 1.25인 주식의 요구 수익률은 9.75%이다. 무위험 이자율은 3.5%이다. CAPM이 암시하는 기대 시장 수익률 rm은(는) 얼마인가?

β = 1.25re = 9.75%rf = 3.5%
rm = %
8.CAPM과 WACC어려움
WACC = ?자기자본2 000 000 × €38.00β = 1.3rf​ = 1.5%, rm​ = 6%부채40 000 × €980rd​ = 5%T = 25.8%

어떤 회사가 주당 €38.00인 주식 2 000 000주와 개당 €980에 거래되는 채권 40 000개을(를) 가지고 있습니다. 세전 부채 비용은 5%, 세율은 25.8%입니다. 주식의 베타는 1.3, 무위험 이자율은 1.5%, 시장 수익률은 6%입니다. WACC를 구하세요.

β = 1.3rf = 1.5%rm = 6%rd = 5%T = 25.8%
WACC = %
9.기술통계보통
253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 27, 23, 49, 25, 53, 35.

n = 6
s =
10.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 70, 표준편차 15인 정규분포를 따릅니다. 58보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 70σ = 15x = 58
P =
11.확률보통
xp(x)00.3520.240.3560.1μ = 2.4

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.35, 0.2, 0.35, 0.1
σ =
12.확률어려움
xp(x)00.1520.340.360.25μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 5X + 20입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.15, 0.3, 0.3, 0.25Y = 5X + 20
σY =
13.정규분포보통
32.343.1P = ?

배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 32.3에서 43.1 min 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 32σ = 6x1 = 32.3x2 = 43.1
P =
14.정규분포어려움
0.02 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.02 mm, 표준편차 0.01 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.01 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

구멍: μ = 25.02 mm, σ = 0.01 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.01 mm
P =
15.신뢰구간보통
n = 16, sd​ = 6.90LU = ?d̄ = 8.3E95%

환자 16명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 8.3, 표준 편차는 6.9이다. 평균 차이에 대한 95% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n = 16d̄ = 8.3sd = 6.995%t(15) = 2.131
상한 = mmHg
16.신뢰구간어려움
n = 15Lσ = ?s = 11.195%

기계 가공한 축 15개의 지름의 표본 표준 편차는 11.1 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 상한 σ을(를) 구하시오. df = 14에서 χ² 분포의 2.5%는 5.629 아래에, 2.5%는 26.119 위에 있다.

n = 15s = 11.1 µmχ² = 5.629, 26.119
σ = µm
17.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.3062.306t = ?df = 8

직원 9명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 8.36, 차이의 표준 편차는 6.6이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 9d̄ = 8.36sd = 6.6
t =
18.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 120명 중 18명, 치료 B를 받은 환자 200명 중 58명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 18n₁ = 120x₂ = 58n₂ = 200
z =
19.선형 회귀와 상관보통
xy128229328424524620xy246202530

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
20.선형 회귀와 상관어려움
xy18442049225824702669xy2025506070x = 21

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 21일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 5x = 21
ŷ =

3용액

1.화폐의 시간 가치

답: PV = 56370 €

화폐의 시간 가치: 오늘의 돈은 이자를 벌 수 있으므로 나중의 같은 금액보다 가치가 큽니다. 기간당 이자율 i에서 금액은 FV = PV·(1 + i)n으로 늘어납니다. 같은 금액의 지급이 이어지는 것(연금)은 각 지급액을 모두 더해 평가하며, 여기서 연금 공식이 나옵니다.

연금 현가 계수

(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0.4363)/0.05 = 11.27

현재 가치

PV = 5 000·11.27 = €56 370.33

답

PV = €56 370.33
2.화폐의 시간 가치

답: A = 432.4 €

화폐의 시간 가치: 오늘의 돈은 이자를 벌 수 있으므로 나중의 같은 금액보다 가치가 큽니다. 기간당 이자율 i에서 금액은 FV = PV·(1 + i)n으로 늘어납니다. 같은 금액의 지급이 이어지는 것(연금)은 각 지급액을 모두 더해 평가하며, 여기서 연금 공식이 나옵니다.

월 이율과 적립 횟수

i = 0.048/12 = 0.004
N = 12·11 = 132

적립액

A = FV·i/((1 + i)N − 1) = 75 000·0.004/(1.694 − 1) = €432.43

답

A = €432.43
3.NPV와 IRR

답: DPB = 3.617 년

회수 기간: 누적 현금흐름이 초기 투자액을 회수할 때까지의 시간입니다. 현금은 각 연도 동안 균등하게 들어온다고 가정하므로 마지막 부분은 1년의 일부가 됩니다. 단순 회수 기간은 화폐의 시간 가치를 무시하며, 할인 회수 기간은 대신 할인된 현금흐름을 씁니다.

할인 현금흐름과 누적 현금흐름

연도 1: 16 500/1.08 = 15 277.78 → Σ = 15 277.78
연도 2: 16 500/1.166 = 14 146.09 → Σ = 29 423.87
연도 3: 16 500/1.26 = 13 098.23 → Σ = 42 522.10
연도 4: 16 500/1.36 = 12 127.99 → Σ = 54 650.09

마지막 해의 분율

DPB = 3 + 7 477.90/12 127.99 = 3.617

답

DPB = 3.617 년

할인 회수 기간은 항상 단순 회수 기간(3.03년)보다 깁니다.

4.NPV와 IRR

답: IRR = 23.23 %

순현재가치: 모든 현금흐름을 요구 수익률 r로 오늘까지 할인한 뒤 더합니다: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. NPV > 0인 프로젝트는 r보다 많이 벌어 가치를 더합니다. 내부수익률(IRR)은 NPV = 0이 되는 이율입니다.

IRR 범위 잡기

이율이 오르면 NPV가 내려가므로 IRR은 NPV가 양수인 이율과 음수인 이율 사이에 있습니다.

NPV(20%) = 1 064.81
NPV(25%) = −544.00

범위 좁히기

선형 보간으로 첫 추정치를 얻고, 이를 반복하면(또는 계산기의 IRR 기능을 쓰면) 정확한 이율을 얻습니다.

IRR ≈ 20 + 5·1 064.81/(1 064.81 − (−544.00)) = 23.31%
정확한 값: NPV(23.23%) = 0 → IRR = 23.23%

답

IRR = 23.23%
5.채권 가격과 수익률

답: HPR = 7.392 %

채권 가격 결정: 채권 가격은 만기 수익률(YTM)로 할인한 현금흐름의 현재 가치입니다. 이자(쿠폰)는 연금을 이루고, 액면가는 만기에 상환됩니다. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. 수익률이 표면이자율보다 높으면 채권은 액면가보다 낮게 거래되고, 반대의 경우도 마찬가지입니다.

매입 가격

C = €20.00, i = 0.035, N = 5
€20.00·(1 − 0.842)/0.035 + €1 000·0.842 = €90.30 + €841.97 = €932.27

매도 가격

C = €20.00, i = 0.025, N = 4
€20.00·(1 − 0.906)/0.025 + €1 000·0.906 = €75.24 + €905.95 = €981.19

보유 기간 수익률

HPR = (20 + 981.19 − 932.27)/932.27 = 7.392%

답

HPR = 7.392%
6.채권 가격과 수익률

답: YTM = 10.05 %

채권 가격 결정: 채권 가격은 만기 수익률(YTM)로 할인한 현금흐름의 현재 가치입니다. 이자(쿠폰)는 연금을 이루고, 액면가는 만기에 상환됩니다. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. 수익률이 표면이자율보다 높으면 채권은 액면가보다 낮게 거래되고, 반대의 경우도 마찬가지입니다.

수익률 방정식

€935 = €80·(1 − (1 + y)⁻⁴)/y + €1 000/(1 + y)⁴

수치적으로 풀기

P(10%) = €936.60, P(11%) = €906.93
YTM = 10.05%

답

YTM = 10.05%
7.CAPM과 WACC

답: rm = 8.5 %

자본 비용: CAPM은 주주가 요구하는 수익률을 줍니다: re = rf + β·(rm − rf). 가중평균자본비용은 자기자본과 부채를 시장가치로 가중합니다: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), V = E + D. 이자 비용은 세금 공제가 되므로 (1 − T)가 붙습니다.

시장 위험 프리미엄

rm − rf = (9.75% − 3.5%)/1.25 = 5%

시장 수익률

rm = 3.5% + 5% = 8.5%

답

rm = 8.5%
8.CAPM과 WACC

답: WACC = 6.111 %

자본 비용: CAPM은 주주가 요구하는 수익률을 줍니다: re = rf + β·(rm − rf). 가중평균자본비용은 자기자본과 부채를 시장가치로 가중합니다: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), V = E + D. 이자 비용은 세금 공제가 되므로 (1 − T)가 붙습니다.

시장가치

E = 2 000 000·€38.00 = €76 000 000
D = 40 000·€980 = €39 200 000

자기자본 비용 (CAPM)

re = 1.5% + 1.3·4.5% = 7.35%

가중치

V = €115 200 000, E/V = 0.6597, D/V = 0.3403

WACC

WACC = 0.6597·7.35% + 0.3403·5%·(1 − 0.258) = 6.111%

답

WACC = 6.111%
9.기술통계

답: s = 12.86

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

평균

x̄ = 212/6 = 35.33

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−8.333)² + (−12.33)² + 13.67² + (−10.33)² + 17.67² + (−0.3333)² = 827.3

표준편차

s = √(827.3/5) = 12.86

답

s = 12.86
10.기술통계

답: P = 0.7881

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

표준화하기

z = −0.8

표준정규분포표

Φ(−0.8) = 0.2119
P = 1 − 0.2119 = 0.7881

답

P = 0.7881
11.확률

답: σ = 2.059

이산 확률변수: 확률분포는 변수가 가질 수 있는 모든 값 x와 그 확률 p(x)를 나열합니다. 확률은 0과 1 사이이며 합이 1입니다. 기댓값(평균)은 E(X) = Σx·p(x)로, 장기적인 평균입니다. 분산은 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²이고, 표준편차는 σ = √Var(X)입니다. 일차 변환 Y = aX + b에서는 E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X), σY = |a|·σX입니다. 상수를 더해도 퍼짐은 변하지 않습니다.

평균

μ = 0·0.35 + 2·0.2 + 4·0.35 + 6·0.1 = 2.4

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.35 + 4·0.2 + 16·0.35 + 36·0.1 = 10

분산

Var(X) = 10 − 2.4² = 4.24
σ = √4.24 = 2.059

답

σ = 2.059
12.확률

답: σY = 10.14

이산 확률변수: 확률분포는 변수가 가질 수 있는 모든 값 x와 그 확률 p(x)를 나열합니다. 확률은 0과 1 사이이며 합이 1입니다. 기댓값(평균)은 E(X) = Σx·p(x)로, 장기적인 평균입니다. 분산은 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²이고, 표준편차는 σ = √Var(X)입니다. 일차 변환 Y = aX + b에서는 E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X), σY = |a|·σX입니다. 상수를 더해도 퍼짐은 변하지 않습니다.

X의 퍼짐

μ = 3.3, Var(X) = 4.11, σX = 2.027

일차 변환

σY = |5|·2.027 = 10.14

답

σY = 10.14

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 5·3.3 + 20 = 36.5.

13.정규분포

답: P = 0.4479

정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.

z점수

z₁ = (32.3 − 32)/6 = 0.05
z₂ = (43.1 − 32)/6 = 1.85

사이의 넓이

P = Φ(1.85) − Φ(0.05) = 0.9678 − 0.5199 = 0.4479

답

P = 0.4479
14.정규분포

답: P = 0.9207

정규 변수의 합과 차: X와 Y가 독립이고 정규분포를 따르면 X + Y와 X − Y도 정규분포를 따릅니다. 평균은 더하거나 뺍니다: E(X ± Y) = μX ± μY. 분산은 차일 때도 항상 더합니다: Var(X ± Y) = σX² + σY²이므로 σ = √(σX² + σY²)입니다. 표준편차를 직접 더해서는 안 됩니다. 같은 분포를 따르는 독립인 n개 항목의 합은 평균 n·μ, 표준편차 σ·√n입니다. 그다음 평소처럼 표준화하여 z = (x − 평균)/σ를 구하고 Φ(z)를 읽습니다.

차의 분포

μ = 25.02 − 25 = 0.02 mm, σ = 0.01414 mm

표준화하기

z = (0 − 0.02)/0.01414 = −1.41

확률

P = 1 − Φ(−1.41) = 0.9207

답

P = 0.9207
15.신뢰구간

답: 상한 = 11.98 mmHg

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.

임계값

df = 15, t = 2.131

오차 한계

E = 2.131·6.9/√16 = 3.676

구간

8.3 ± 3.676 → [4.624, 11.98]

답

상한 = 11.98 mmHg
16.신뢰구간

답: σ = 17.51 µm

분산의 구간: (n − 1)s²/σ²은 자유도 n − 1의 χ² 분포를 따릅니다. σ²의 95% 구간은 (n − 1)s²를 위쪽 χ² 값(그 위에 2.5%)으로 나눈 값에서 아래쪽 χ² 값(그 아래에 2.5%)으로 나눈 값까지이며, σ의 구간은 두 한계의 제곱근입니다. 이 구간은 s를 중심으로 대칭이 아닙니다.

제곱합

(n − 1)s² = 14·11.1² = 1725

σ²의 한계

1725/26.119 = 66.04
1725/5.629 = 306.4

σ의 한계

σ = √306.4 = 17.51 µm

답

σ = 17.51 µm

σ의 95% 구간: [8.127, 17.51] µm.

17.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 3.8

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

평균 차이의 표준 오차

SE = 6.6/√9 = 2.2

검정통계량

t = 8.36/2.2 = 3.8

답

t = 3.8

df = 8에서 양측 5% 임곗값은 2.306입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

18.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −2.849

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.

표본 비율

p̂₁ = 18/120 = 0.15
p̂₂ = 58/200 = 0.29
p̂ = 76/320 = 0.2375

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.2375·0.7625·(1/120 + 1/200)) = 0.04914

검정통계량

z = (0.15 − 0.29)/0.04914 = −2.849

답

z = −2.849

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

19.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.8358

최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.

평균

x̄ = 21/6 = 3.5
ȳ = 153/6 = 25.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −29.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 59.5

결정계수

r² = −29.5²/(17.5·59.5) = 0.8358

답

r² = 0.8358

y의 변동 중 약 83.58%가 직선으로 설명됩니다.

20.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 54.45

최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.

평균

x̄ = 110/5 = 22
ȳ = 290/5 = 58

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 142

회귀직선

b = 142/40 = 3.55
a = 58 − 3.55·22 = −20.1
ŷ = −20.1 + 3.55·x

예측

ŷ = −20.1 + 3.55·21 = 54.45

답

ŷ = 54.45

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