두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 13개 구획, 평균 수확량 69.5 kg, 표준 편차 3 kg. 구획 집단 2: 13개 구획, 평균 76 kg, 표준 편차 5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 하한을 구하시오.
두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 40개 표본의 평균 길이는 61 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 12 mm이다. 라인 2: 부품 60개 표본의 평균은 66.3 mm, 알려진 표준 편차는 16 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.
한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 120명 중 18명, 치료 B를 받은 환자 300명 중 81명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.
x₁ = 18n₁ = 120x₂ = 81n₂ = 300
z =
19.선형 회귀와 상관보통
표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.
n = 6
r =
20.선형 회귀와 상관어려움
표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 24을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?
n = 6ŷ = 24
x =
3용액
1.화폐의 시간 가치
답: PV = 333333 €
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.
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 = 0.003, N = 360
A = 200 000·0.003/(1 − (1 + 0.003)−360) = €909.29
남은 상환액의 현재 가치
아직 남은 부채는 남은 상환액으로 정확히 갚아야 합니다.
N − k = 360 − 120 = 240
B = 909.3·(1 − (1 + 0.003)−240)/0.003 = €155 404.70
답
B = €155 404.70
3.NPV와 IRR
답: NPV = −1860 €
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.
각 현금흐름의 현재 가치
CF0 = −30 000
CF1/(1 + 0.05)1 = 10 000/1.05 = 9 523.81
CF2/(1 + 0.05)2 = 11 000/1.103 = 9 977.32
CF3/(1 + 0.05)3 = 10 000/1.158 = 8 638.38
더하기
NPV = €−1 860.49
답
NPV = €−1 860.49
NPV가 음수이므로 이 프로젝트는 요구 수익률보다 적게 법니다.
4.NPV와 IRR
답: IRR = 49.23 %
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(45%) = 2 586.00
NPV(50%) = −444.44
범위 좁히기
선형 보간으로 첫 추정치를 얻고, 이를 반복하면(또는 계산기의 IRR 기능을 쓰면) 정확한 이율을 얻습니다.
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.
기간당
C = €25.00, i = 0.035, N = 16
이자의 현재 가치
€25.00·(1 − 0.5767)/0.035 = €302.35
액면가의 현재 가치
€1 000·0.5767 = €576.71
가격
P = €879.06
답
P = €879.06
수익률이 표면이자율보다 높으므로 채권은 할인 발행(액면가 미만)됩니다.
6.채권 가격과 수익률
답: P = 988.1 €
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.
수정 듀레이션
Dmod = 5.7/1.07 = 5.327
추정 가격 변화
%ΔP ≈ −5.327·(−0.015) = 7.991%
P ≈ 915·(1 + 0.07991) = €988.11
답
P = €988.11
듀레이션은 선형 추정입니다. 수익률 변화가 크면 볼록성 때문에 실제 가격이 조금 더 높습니다.
7.CAPM과 WACC
답: rm = 9 %
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 = (10.5% − 3%)/1.25 = 6%
시장 수익률
rm = 3% + 6% = 9%
답
rm = 9%
8.CAPM과 WACC
답: WACC = 6.886 %
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.
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.
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 = 1.5
표준정규분포표
Φ(1.5) = 0.9332
P = 1 − 0.9332 = 0.06681
답
P = 0.06681
11.확률
답: N = 715
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.
조합
C(13, 4) = (13·12·11·10)/(4·3·2·1) = 715
답
N = 715
12.확률
답: σY = 2.414
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 = 1.05, Var(X) = 0.6475, σX = 0.8047
일차 변환
σY = |3|·0.8047 = 2.414
답
σY = 2.414
평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 3·1.05 + 4 = 7.15.
13.정규분포
답: P = 0.6879
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 = 96 kg, σT = 0.8·√8 = 2.263 kg
표준화하기
z = (97.1 − 96)/2.263 = 0.49
확률
P = Φ(0.49) = 0.6879
답
P = 0.6879
14.정규분포
답: x = 172.1 cm
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) = 0.2 → z = −0.8416
다시 x로
x = 178 + −0.8416·7 = 172.11 cm
답
x = 172.11 cm
15.신뢰구간
답: 상한 = 12.72 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 = 56 − 48 = 8
표준오차
SE = √(13²/50 + 11²/50) = 2.408
오차 한계
E = 1.96·2.408 = 4.72
구간
8 ± 4.72 → [3.28, 12.72]
답
상한 = 12.72 h
구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.
16.신뢰구간
답: 하한 = −11.02 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.
합동 표준 편차
sp² = (12·3² + 12·5²)/24 = 17
sp = 4.123
오차 한계
E = 2.797·4.123·√(1/13 + 1/13) = 4.523
구간
−6.5 ± 4.523 → [−11.02, −1.977]
답
하한 = −11.02 kg
17.가설 검정과 신뢰구간
답: z = −1.89
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 = √(12²/40 + 16²/60) = √7.867 = 2.805
검정통계량
z = (61 − 66.3)/2.805 = −1.89
답
z = −1.89
|z| < 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.
18.가설 검정과 신뢰구간
답: z = −2.618
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 = 81/300 = 0.27
p̂ = 99/420 = 0.2357
H₀에서의 표준 오차
SE = √(0.2357·0.7643·(1/120 + 1/300)) = 0.04585
검정통계량
z = (0.15 − 0.27)/0.04585 = −2.618
답
z = −2.618
|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.
19.선형 회귀와 상관
답: r = 0.9948
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 = 36/6 = 6
ȳ = 418/6 = 69.67
제곱합과 곱의 합
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 462
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3081
상관계수
r = 462/√(70·3081) = 0.9948
답
r = 0.9948
20.선형 회귀와 상관
답: x = 4.472
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 = 152/6 = 25.33
제곱합과 곱의 합
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −24
회귀직선
b = −24/17.5 = −1.371
a = 25.33 − (−1.371)·3.5 = 30.13
ŷ = 30.13 − 1.371·x
x 구하기
x = (24 − 30.13)/(−1.371) = 4.472
답
x = 4.472
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