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
년01234567PV = ?€5 000

7년 후 €5 000이 필요합니다. 계좌 이율은 연 6%, 분기 복리입니다. 오늘 얼마를 예금해야 할까요? 현재 가치 PV를 구하세요.

FV = €5 0006% / 4n = 7
PV = €
2.화폐의 시간 가치어려움
개월0123…336€150€150€150FV = ?

28년 동안 매달 말에 €150을 저축합니다. 계좌 이율은 연 4.8%, 월 복리입니다. 마지막에 얼마가 모일까요? FV를 구하세요.

A = €1504.8% / 12N = 336
FV = €
3.NPV와 IRR보통
년0123456−30 0009 5009 5009 5009 5009 5009 500

한 프로젝트는 오늘 €30 000이(가) 들고 6년 동안 매년 말 €9 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 = −30 000CF1 = 9 500CF2 = 9 500CF3 = 9 500CF4 = 9 500CF5 = 9 500CF6 = 9 500
DPB = 년
4.NPV와 IRR어려움
년012−50 00035 00033 000

어떤 프로젝트는 €50 000이 들고 1년 차부터 2년 차 말까지 €35 000, €33 000을 돌려줍니다. 내부수익률 IRR를 퍼센트로 구하세요.

CF0 = −50 000CF1 = 35 000CF2 = 33 000
IRR = %
5.채권 가격과 수익률보통
년0123…12P€20€20€20 + €1 000

액면가 €1 000인 채권이 연 2%의 이표를 지급하며 12년 후 만기이다. 만기 수익률이 4%에서 5%(으)로 바뀐다. 채권 가격은 얼마나 ΔP 변하는가?

F = €1 000표면이자율 = 2%n = 12y1 = 4%y2 = 5%
ΔP = €
6.채권 가격과 수익률어려움
년0123€1 141€80€80€80 + €1 080

만기까지 15년 남은 채권(액면가 €1 000, 연 이표 8%)이 €1 141에 팔린다. 발행자는 3년 후 수의 상환 가격 €1 080에 이 채권을 상환할 수 있다. 수의 상환 수익률 YTC을(를) 퍼센트로 구하시오.

F = €1 000표면이자율 = 8%P = €1 141수의 상환 가격 = €1 080수의 상환까지 3 년
YTC = %
7.CAPM과 WACC보통
WACC = ?자기자본€3 000 000re​ = 14%부채€6 000 000rd​ = 3.5%T = 25.8%

어떤 회사가 €3 000 000의 자기자본과 €6 000 000의 부채을(를) 가지고 있습니다. 자기자본 비용은 14%, 세전 부채 비용은 3.5%, 세율은 25.8%입니다. WACC를 구하세요.

E = €3 000 000D = €6 000 000re = 14%rd = 3.5%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM과 WACC어려움
WACC = ?자기자본4 000 000 × €21.00β = 1.3rf​ = 2%, rm​ = 6.5%부채20 000 × €960rd​ = 7%T = 20%

어떤 회사가 주당 €21.00인 주식 4 000 000주와 개당 €960에 거래되는 채권 20 000개을(를) 가지고 있습니다. 세전 부채 비용은 7%, 세율은 20%입니다. 주식의 베타는 1.3, 무위험 이자율은 2%, 시장 수익률은 6.5%입니다. WACC를 구하세요.

β = 1.3rf = 2%rm = 6.5%rd = 7%T = 20%
WACC = %
9.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 56, 54, 58, 37, 15, 28, 54.

n = 7
s =
10.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 12인 정규분포를 따릅니다. 38보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 12x = 38
P =
11.확률보통
xp(x)10.220.1530.3540.2550.05μ = 2.8

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.2, 0.15, 0.35, 0.25, 0.05
σ =
12.확률어려움
n = 6, p = 0.2: P(X = 5) = ?k0123456

어떤 시험에 객관식 문제가 6개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.2로 맞힙니다. 정확히 5개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 6p = 0.2k = 5
P =
13.정규분포보통
125 kg123.3 kgT = X₁ + … + X₅?

시멘트 포대의 질량은 독립이며 평균 25 kg, 표준편차 0.5 kg인 정규분포를 따릅니다. 그중 5개의 총 질량이 123.3 kg을(를) 초과할 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μ = 25 kgσ = 0.5 kgn = 5> 123.3 kg
P =
14.정규분포어려움
μ = 65x = ?97.5%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 전체의 97.5%가 그 아래에 있는 값 x(97.5 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 65σ = 10P = 97.5%
x = 점
15.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 80대, 평균 72.5 h, 알려진 표준 편차 19 h. 모델 2: 휴대전화 100대, 평균 66.5 h, 알려진 표준 편차 3 h. μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 80x̄₁ = 72.5 hσ₁ = 19 hn₂ = 100x̄₂ = 66.5 hσ₂ = 3 h90%
하한 = h
16.신뢰구간어려움
n = 11σ = ?Us = 5.995%

기계 가공한 축 11개의 지름의 표본 표준 편차는 5.9 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 하한 σ을(를) 구하시오. df = 10에서 χ² 분포의 2.5%는 3.247 아래에, 2.5%는 20.483 위에 있다.

n = 11s = 5.9 µmχ² = 3.247, 20.483
σ = µm
17.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.98401.984

학생 100명 표본의 평균 점수는 497.8, 표본 표준편차는 10입니다. H₀: μ = 500에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 500x̄ = 497.8s = 10n = 100
t =
18.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.64501.645

측정값 49개의 표본 평균은 98.3입니다. 모표준편차는 15입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 98.3σ = 15n = 4990%
U =
19.선형 회귀와 상관보통
xy354465568675787893xy4686080

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
20.선형 회귀와 상관어려움
xy274146218261035xy510102030ŷ = 10

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 10을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 10
x =

3용액

1.화폐의 시간 가치

답: PV = 3295 €

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.

이율과 기간 수

i = 0.06/4 = 0.015
N = 4·7 = 28

현재 가치

PV = FV/(1 + i)N = 5 000/1.517 = €3 295.50

답

PV = €3 295.50
2.화폐의 시간 가치

답: FV = 105903 €

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 = 12·28 = 336

적립금의 미래 가치

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 150·(3.824 − 1)/0.004 = €105 903.18

답

FV = €105 903.18

직접 넣은 돈은 €50 400이고 나머지는 이자입니다.

3.NPV와 IRR

답: DPB = 3.79 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: 9 500/1.08 = 8 796.30 → Σ = 8 796.30
연도 2: 9 500/1.166 = 8 144.72 → Σ = 16 941.02
연도 3: 9 500/1.26 = 7 541.41 → Σ = 24 482.42
연도 4: 9 500/1.36 = 6 982.78 → Σ = 31 465.20

마지막 해의 분율

DPB = 3 + 5 517.58/6 982.78 = 3.79

답

DPB = 3.79 년

할인 회수 기간은 항상 단순 회수 기간(3.158년)보다 깁니다.

4.NPV와 IRR

답: IRR = 23.46 %

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%) = 2 083.33
NPV(25%) = −880.00

범위 좁히기

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

IRR ≈ 20 + 5·2 083.33/(2 083.33 − (−880.00)) = 23.52%
정확한 값: NPV(23.46%) = 0 → IRR = 23.46%

답

IRR = 23.46%
5.채권 가격과 수익률

답: ΔP = −78.2 €

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 = €20.00, i = 0.04, N = 12
€20.00·(1 − 0.6246)/0.04 + €1 000·0.6246 = €187.70 + €624.60 = €812.30

새 수익률에서의 가격

C = €20.00, i = 0.05, N = 12
€20.00·(1 − 0.5568)/0.05 + €1 000·0.5568 = €177.27 + €556.84 = €734.10

변화

ΔP = 734.10 − 812.30 = −€78.20

답

ΔP = −€78.20
6.채권 가격과 수익률

답: YTC = 5.321 %

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

1141 = 80·(1 − (1 + y)−3)/y + 1080/(1 + y)3

수치적으로 풀기

y = 5%: €1 150.80
y = 6%: €1 120.63
YTC = 5.321%

답

YTC = 5.321%

만기 수익률은 6.5%입니다. 할증 채권의 투자자는 상환될 것으로 예상하므로, 더 낮은 수의 상환 수익률이 더 현실적입니다.

7.CAPM과 WACC

답: WACC = 6.398 %

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 = €9 000 000, E/V = 0.3333, D/V = 0.6667

WACC

WACC = 0.3333·14% + 0.6667·3.5%·(1 − 0.258) = 6.398%

답

WACC = 6.398%
8.CAPM과 WACC

답: WACC = 7.431 %

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 = 4 000 000·€21.00 = €84 000 000
D = 20 000·€960 = €19 200 000

자기자본 비용 (CAPM)

re = 2% + 1.3·4.5% = 7.85%

가중치

V = €103 200 000, E/V = 0.814, D/V = 0.186

WACC

WACC = 0.814·7.85% + 0.186·7%·(1 − 0.2) = 7.431%

답

WACC = 7.431%
9.기술통계

답: s = 16.74

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 = 302/7 = 43.14

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 12.86² + 10.86² + 14.86² + (−6.143)² + (−28.14)² + (−15.14)² + 10.86² = 1681

표준편차

s = √(1681/6) = 16.74

답

s = 16.74
10.기술통계

답: P = 0.8413

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

표준정규분포표

Φ(−1) = 0.1587
P = 1 − 0.1587 = 0.8413

답

P = 0.8413
11.확률

답: σ = 1.166

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 = 1·0.2 + 2·0.15 + 3·0.35 + 4·0.25 + 5·0.05 = 2.8

제곱의 평균

E(X²) = 1·0.2 + 4·0.15 + 9·0.35 + 16·0.25 + 25·0.05 = 9.2

분산

Var(X) = 9.2 − 2.8² = 1.36
σ = √1.36 = 1.166

답

σ = 1.166
12.확률

답: P = 0.001536

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.

이항분포 공식

P(X = 5) = 6·0.25·0.81 = 6·0.00032·0.8 = 0.001536

답

P = 0.001536
13.정규분포

답: P = 0.9357

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 = 125 kg, σT = 0.5·√5 = 1.118 kg

표준화하기

z = (123.3 − 125)/1.118 = −1.52

확률

P = 1 − Φ(−1.52) = 0.9357

답

P = 0.9357
14.정규분포

답: x = 84.6 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) = 0.975 → z = 1.96

다시 x로

x = 65 + 1.96·10 = 84.6 점

답

x = 84.6 점
15.신뢰구간

답: 하한 = 2.471 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 = 72.5 − 66.5 = 6

표준오차

SE = √(19²/80 + 3²/100) = 2.145

오차 한계

E = 1.645·2.145 = 3.529

구간

6 ± 3.529 → [2.471, 9.529]

답

하한 = 2.471 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

16.신뢰구간

답: σ = 4.122 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 = 10·5.9² = 348.1

σ²의 한계

348.1/20.483 = 16.99
348.1/3.247 = 107.2

σ의 한계

σ = √16.99 = 4.122 µm

답

σ = 4.122 µm

σ의 95% 구간: [4.122, 10.35] µm.

17.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −2.2

평균 검정: 검정통계량은 표본평균이 H₀에서 주장하는 값과 표준오차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다: σ를 알면 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 표본에서 추정하면 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n). 신뢰구간은 x̄ ± (임계값)·(표준오차)입니다.

표준오차

SE = 10/√100 = 10/10 = 1

검정통계량

t = (497.8 − 500)/1 = −2.2

답

t = −2.2
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| > 1.984이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

18.가설 검정과 신뢰구간

답: U = 101.8

평균 검정: 검정통계량은 표본평균이 H₀에서 주장하는 값과 표준오차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다: σ를 알면 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 표본에서 추정하면 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n). 신뢰구간은 x̄ ± (임계값)·(표준오차)입니다.

오차 한계

E = 1.645·15/√49 = 3.525

구간 끝값

U = 98.3 + 3.525 = 101.8

답

U = 101.8
19.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9797

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 = 33/6 = 5.5
ȳ = 442/6 = 73.67

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 134
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1047

결정계수

r² = 134²/(17.5·1047) = 0.9797

답

r² = 0.9797

y의 변동 중 약 97.97%가 직선으로 설명됩니다.

20.선형 회귀와 상관

답: x = 2.882

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 = 30/5 = 6
ȳ = 103/5 = 20.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 136

회귀직선

b = 136/40 = 3.4
a = 20.6 − 3.4·6 = 0.2
ŷ = 0.2 + 3.4·x

x 구하기

x = (10 − 0.2)/3.4 = 2.882

답

x = 2.882

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