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
년01234PV = ?€5 000€5 000€5 000€5 000

연금이 4년 동안 매년 말 €5 000을(를) 지급한다. 이자율은 연 4%이다. 연금의 현재 가치 PV을(를) 구하시오.

A = €5 000i = 4%n = 4
PV = €
2.화폐의 시간 가치어려움
개월01…132…360€150 000AB = ?A5.4% / 12

€150 000의 주택 담보 대출을 연 5.4%, 월 복리로 30년 동안 매월 같은 금액으로 상환한다. 11년 차 말의 상환 직후 남은 금액은 얼마인가? 대출 잔액 B을(를) 구하시오.

P = €150 0005.4% / 12N = 360k = 132
B = €
3.NPV와 IRR보통
년01234−20 0007 0007 0007 0007 000

한 프로젝트는 오늘 €20 000이(가) 들고 4년 동안 매년 말 €7 000을(를) 돌려준다. 자본 비용은 5%이다. 현금흐름은 각 연도 동안 균등하게 들어온다고 가정한다. 할인 회수 기간 DPB을(를) 연 단위로 구하시오.

r = 5%CF0 = −20 000CF1 = 7 000CF2 = 7 000CF3 = 7 000CF4 = 7 000
DPB = 년
4.NPV와 IRR어려움
년0123…9−150 00015 000+3%+3%+3%r = 12%, NPV = ?

한 프로젝트는 오늘 €150 000이(가) 든다. 현금흐름은 1년 차 말에 €15 000이고, 마지막 현금흐름인 9년 차 말까지 매년 3%씩 증가한다. 자본 비용은 12%이다. 순현재가치 NPV을(를) 구하시오.

C0 = €150 000CF1 = €15 000g = 3%n = 9r = 12%
NPV = €
5.채권 가격과 수익률보통
년0123…11P€30€30€30 + €1 000

액면가 €1 000인 채권이 연 3%의 이표를 지급하며 11년 후 만기이다. 만기 수익률이 2.5%에서 1%(으)로 바뀐다. 채권 가격은 얼마나 ΔP 변하는가?

F = €1 000표면이자율 = 3%n = 11y1 = 2.5%y2 = 1%
ΔP = €
6.채권 가격과 수익률어려움
년0123P€80€80€80 + €1 000

액면가 €1 000인 채권이 연 8%의 이표를 지급하며 3년 후 만기이다. 만기 수익률은 5%이다. 매콜리 듀레이션 D을(를) 연 단위로 구하시오.

F = €1 000표면이자율 = 8%n = 3YTM = 5%
D = 년
7.CAPM과 WACC보통
WACC = 5.62%자기자본€3 000 000re​ = ?부채€3 000 000rd​ = 4.5%T = 28%

한 회사의 자기자본은 €3 000 000, 부채는 €3 000 000이다. WACC는 5.62%, 세전 부채 비용은 4.5%, 세율은 28%이다. 자기자본 비용 re을(를) 구하시오.

E = €3 000 000D = €3 000 000WACC = 5.62%rd = 4.5%T = 28%
re = %
8.CAPM과 WACC어려움
rf​ = 1.5%, rm​ − rf​ = 6.5%부채 없음자기자본βU​ = 1D/E = 0.25자기자본re​ = ?부채T = 21%

한 회사 사업의 무부채(자산) 베타는 1이다. 회사는 부채비율 D/E를 0.25(으)로 계획한다. 세율은 21%, 무위험 이자율은 1.5%, 시장 위험 프리미엄은 6.5%이다. 새 자본 구조에서의 자기자본 비용 re을(를) 구하시오.

βU = 1D/E = 0.25T = 21%rf = 1.5%rm − rf = 6.5%
re = %
9.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 37, 17, 53, 13, 45, 12.

n = 6
s =
10.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 100, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 96보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 100σ = 8x = 96
P =
11.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 4번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 4
P =
12.확률어려움
€p(x)−10.7910.2190.01

게임 한 판을 하는 데 €1이 듭니다. 확률 0.2로 €2을, 확률 0.01로 €20을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €1€2: p = 0.2€20: p = 0.01
E(G) = €
13.정규분포보통
400 kg403 kgT = X₁ + … + X₁₆?

시멘트 포대의 질량은 독립이며 평균 25 kg, 표준편차 0.5 kg인 정규분포를 따릅니다. 그중 16개의 총 질량이 403 kg을(를) 초과할 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μ = 25 kgσ = 0.5 kgn = 16> 403 kg
P =
14.정규분포어려움
μ = 65x = ?75%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 전체의 75%가 그 아래에 있는 값 x(75 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 65σ = 10P = 75%
x = 점
15.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 100대, 평균 110.5 h, 알려진 표준 편차 8 h. 모델 2: 휴대전화 60대, 평균 108.5 h, 알려진 표준 편차 18 h. μ₁ − μ₂에 대한 95% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n₁ = 100x̄₁ = 110.5 hσ₁ = 8 hn₂ = 60x̄₂ = 108.5 hσ₂ = 18 h95%
상한 = h
16.신뢰구간어려움
σ = 27, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.599%

모표준편차는 27입니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 1.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 27E = 1.599%
n =
17.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 30개 표본의 평균 길이는 94.5 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 12 mm이다. 라인 2: 부품 80개 표본의 평균은 98.2 mm, 알려진 표준 편차는 6 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

n₁ = 30x̄₁ = 94.5 mmσ₁ = 12 mmn₂ = 80x̄₂ = 98.2 mmσ₂ = 6 mm
z =
18.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 300명 중 150명, 치료 B를 받은 환자 150명 중 93명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 150n₁ = 300x₂ = 93n₂ = 150
z =
19.선형 회귀와 상관보통
xy3455537549591168xy510506070

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 5
r² =
20.선형 회귀와 상관어려움
xy125225320418513xy24152025x = 2.5

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 2.5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 5x = 2.5
ŷ =

3용액

1.화폐의 시간 가치

답: PV = 18149 €

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 − 0.8548)/0.04 = 3.63

현재 가치

PV = 5 000·3.63 = €18 149.48

답

PV = €18 149.48
2.화폐의 시간 가치

답: B = 119931 €

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 상환액

i = 0.0045, N = 360
A = 150 000·0.0045/(1 − (1 + 0.0045)−360) = €842.30

남은 상환액의 현재 가치

아직 남은 부채는 남은 상환액으로 정확히 갚아야 합니다.

N − k = 360 − 132 = 228
B = 842.3·(1 − (1 + 0.0045)−228)/0.0045 = €119 931.04

답

B = €119 931.04
3.NPV와 IRR

답: DPB = 3.163 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: 7 000/1.05 = 6 666.67 → Σ = 6 666.67
연도 2: 7 000/1.103 = 6 349.21 → Σ = 13 015.87
연도 3: 7 000/1.158 = 6 046.86 → Σ = 19 062.74
연도 4: 7 000/1.216 = 5 758.92 → Σ = 24 821.65

마지막 해의 분율

DPB = 3 + 937.26/5 758.92 = 3.163

답

DPB = 3.163 년

할인 회수 기간은 항상 단순 회수 기간(2.857년)보다 깁니다.

4.NPV와 IRR

답: NPV = −61752 €

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.

성장형 연금의 현재 가치

((1.03)/(1.12))9 = 0.4705
PV = 15 000/(0.12 − 0.03)·(1 − 0.4705) = 88 247.62

NPV

NPV = 88 247.62 − 150 000 = −€61 752.38

답

NPV = −€61 752.38

NPV가 음수이므로 이 프로젝트는 요구 수익률보다 적게 법니다.

5.채권 가격과 수익률

답: ΔP = 159.8 €

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.

이전 수익률에서의 가격

C = €30.00, i = 0.025, N = 11
€30.00·(1 − 0.7621)/0.025 + €1 000·0.7621 = €285.43 + €762.14 = €1 047.57

새 수익률에서의 가격

C = €30.00, i = 0.01, N = 11
€30.00·(1 − 0.8963)/0.01 + €1 000·0.8963 = €311.03 + €896.32 = €1 207.35

변화

ΔP = 1 207.35 − 1 047.57 = €159.78

답

ΔP = €159.78
6.채권 가격과 수익률

답: D = 2.792 년

듀레이션: 매콜리 듀레이션은 채권이 현금흐름을 지급하는 시점의 가중 평균 시간이며, 가중치는 현금흐름의 현재 가치입니다: D = Σ t·PVₜ/P. 수정 듀레이션 D/(1 + y)는 수익률의 작은 변화에 대한 가격 변화율을 추정합니다: %ΔP ≈ −Dmod·Δy.

각 현금흐름의 현재 가치

t = 1: 80/1.05 = 76.19, t·PV = 76.19
t = 2: 80/1.103 = 72.56, t·PV = 145.12
t = 3: 1080/1.158 = 932.94, t·PV = 2 798.83

듀레이션

P = 1 081.70
D = 3 020.15/1 081.70 = 2.792

답

D = 2.792 년
7.CAPM과 WACC

답: re = 8 %

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.

가중치

V = €6 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC의 부채 부분

0.5·4.5%·(1 − 0.28) = 1.62%

자기자본 비용

re = (5.62% − 1.62%)/0.5 = 8%

답

re = 8%
8.CAPM과 WACC

답: re = 9.284 %

레버리지 베타(하마다): 부채는 자기자본의 위험을 키웁니다. βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E)이며, βU는 부채가 없는 사업의 베타입니다. 베타를 다른 자본 구조로 옮기려면 먼저 언레버한 다음 새 D/E로 다시 레버하세요.

레버리지 베타

βL = 1·(1 + 0.79·0.25) = 1.198

자기자본 비용 (CAPM)

re = 1.5% + 1.198·6.5% = 9.284%

답

re = 9.284%
9.기술통계

답: s = 17.8

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 = 177/6 = 29.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 7.5² + (−12.5)² + 23.5² + (−16.5)² + 15.5² + (−17.5)² = 1584

표준편차

s = √(1584/5) = 17.8

답

s = 17.8
10.기술통계

답: P = 0.3085

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 = −0.5

표준정규분포표

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 0.3085

답

P = 0.3085
11.확률

답: P = 0.5177

확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

여사건

P(6이 안 나옴) = (5/6)4 = 0.4823
P = 1 − 0.4823 = 0.5177

답

P = 0.5177
12.확률

답: E(G) = −0.4 €

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.

순 결과

G: 1 (p = 0.2), 19 (p = 0.01), −1 (p = 0.79)

기댓값

E(G) = 1·0.2 + 19·0.01 − 1·0.79 = −0.4 €

답

E(G) = −0.4 €

음수는 평균적으로 돈을 잃는다는 뜻입니다.

13.정규분포

답: P = 0.06681

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.

합계의 분포

μT = 400 kg, σT = 0.5·√16 = 2 kg

표준화하기

z = (403 − 400)/2 = 1.5

확률

P = 1 − Φ(1.5) = 0.06681

답

P = 0.06681
14.정규분포

답: x = 71.75 점

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.

백분위수에 해당하는 z

Φ(z) = 0.75 → z = 0.6745

다시 x로

x = 65 + 0.6745·10 = 71.75 점

답

x = 71.75 점
15.신뢰구간

답: 상한 = 6.817 h

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.

점추정값

x̄₁ − x̄₂ = 110.5 − 108.5 = 2

표준오차

SE = √(8²/100 + 18²/60) = 2.458

오차 한계

E = 1.96·2.458 = 4.817

구간

2 ± 4.817 → [−2.817, 6.817]

답

상한 = 6.817 h

구간이 0을 포함하므로 자료는 유의한 차이를 보여 주지 않습니다.

16.신뢰구간

답: n = 2150

평균에 대한 신뢰구간: x̄ ± 오차 한계. 모집단의 σ를 알면 오차 한계는 z·σ/√n이고, 표본 표준편차 s만 있으면 자유도 n − 1인 t를 써서 t·s/√n입니다. 임계값: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). 오차 한계를 E 이하로 하려면 n ≥ (z·σ/E)²이 필요하며, 올림합니다.

n에 대해 풀기

n = (2.576·27/1.5)² = 2150

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 2150

답

n = 2150
17.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −1.615

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.

차의 표준 오차

SE = √(12²/30 + 6²/80) = √5.25 = 2.291

검정통계량

z = (94.5 − 98.2)/2.291 = −1.615

답

z = −1.615

|z| < 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

18.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −2.408

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 = 150/300 = 0.5
p̂₂ = 93/150 = 0.62
p̂ = 243/450 = 0.54

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.54·0.46·(1/300 + 1/150)) = 0.04984

검정통계량

z = (0.5 − 0.62)/0.04984 = −2.408

답

z = −2.408

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

19.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9428

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 = 35/5 = 7
ȳ = 279/5 = 55.8

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 104
Syy = Σ(y − ȳ)² = 286.8

결정계수

r² = 104²/(40·286.8) = 0.9428

답

r² = 0.9428

y의 변동 중 약 94.28%가 직선으로 설명됩니다.

20.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 21.75

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 = 15/5 = 3
ȳ = 101/5 = 20.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −31

회귀직선

b = −31/10 = −3.1
a = 20.2 − (−3.1)·3 = 29.5
ŷ = 29.5 − 3.1·x

예측

ŷ = 29.5 + (−3.1)·2.5 = 21.75

답

ŷ = 21.75

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