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…9PV = ?€6 000+4%+4%…r = 9%

한 부동산은 내년에 순임대료 €6 000을(를) 벌 것으로 예상된다. 임대료는 매년 4%씩 영구히 증가할 것으로 예상된다. 요구 수익률은 연 9%이다. 이 부동산의 오늘 가치 PV을(를) 구하시오.

C1 = €6 000g = 4%r = 9%
PV = €
2.화폐의 시간 가치어려움
개월0123…72€15 000A?AAA

€15 000의 대출을 6년 동안 매달 같은 금액으로 상환합니다. 이율은 연 3.6%, 월 복리입니다. 월 상환액 A를 구하세요.

P = €15 0003.6% / 12N = 72
A = €
3.NPV와 IRR보통
년0123−45 00019 00012 00020 000

€45 000을 투자하면 1년 차부터 3년 차 말까지 다음 현금흐름이 생깁니다: €19 000, €12 000, €20 000. 자본 비용은 10%입니다. 순현재가치 NPV를 구하세요.

r = 10%CF0 = −45 000CF1 = 19 000CF2 = 12 000CF3 = 20 000
NPV = €
4.NPV와 IRR어려움
년012−20 0009 50012 000

어떤 프로젝트는 €20 000이 들고 1년 차부터 2년 차 말까지 €9 500, €12 000을 돌려줍니다. 내부수익률 IRR를 퍼센트로 구하세요.

CF0 = −20 000CF1 = 9 500CF2 = 12 000
IRR = %
5.채권 가격과 수익률보통
반기0123…22€20€20€20 + €1 000P = ?

액면가 €1 000인 채권이 연 4%의 이자를 반년마다 두 번에 나누어 지급하며 11년 후 만기입니다. 만기 수익률은 연 6%입니다. 채권 가격 P을(를) 구하세요.

F = €1 000표면이자율 = 4%YTM = 6%n = 11
P = €
6.채권 가격과 수익률어려움
년012345P€80€80€80 + €1 000

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

F = €1 000표면이자율 = 8%n = 5YTM = 3%
D = 년
7.CAPM과 WACC보통
WACC = ?자기자본€10 000 000re​ = 11%부채€5 000 000rd​ = 6%T = 25.8%

어떤 회사가 €10 000 000의 자기자본과 €5 000 000의 부채을(를) 가지고 있습니다. 자기자본 비용은 11%, 세전 부채 비용은 6%, 세율은 25.8%입니다. WACC를 구하세요.

E = €10 000 000D = €5 000 000re = 11%rd = 6%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM과 WACC어려움
WACC = ?자기자본2 500 000 × €17.00β = 0.9rf​ = 1.5%, rm​ = 6%부채20 000 × €1 000rd​ = 3%T = 25%

어떤 회사가 주당 €17.00인 주식 2 500 000주와 개당 €1 000에 거래되는 채권 20 000개을(를) 가지고 있습니다. 세전 부채 비용은 3%, 세율은 25%입니다. 주식의 베타는 0.9, 무위험 이자율은 1.5%, 시장 수익률은 6%입니다. WACC를 구하세요.

β = 0.9rf = 1.5%rm = 6%rd = 3%T = 25%
WACC = %
9.기술통계보통
20253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 31, 25, 50, 45, 50, 20, 37.

n = 7
s =
10.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 58보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 8x = 58
P =
11.확률보통
xp(x)00.210.320.3530.15μ = 1.45

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.2, 0.3, 0.35, 0.15
σ =
12.확률어려움
xp(x)00.2510.3520.2530.15μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 3X − 3입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.25, 0.35, 0.25, 0.15Y = 3X − 3
σY =
13.정규분포보통
167.15186.4P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 167.15에서 186.4 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 167.15x2 = 186.4
P =
14.정규분포어려움
35455565758595점위 20%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 상위 20%가 오른쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 65 점σ = 10 점20%
x = 점
15.신뢰구간보통
n = 15, s = 4.5LUx̄ = 18E = ?95%

항목 15개의 표본 평균은 18, 표준편차는 s = 4.5입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하세요.

n = 15x̄ = 18s = 4.595%t(14) = 2.145
E =
16.신뢰구간어려움
n = 30σ = ?Us = 1.695%

기계 가공한 축 30개의 지름의 표본 표준 편차는 1.6 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 하한 σ을(를) 구하시오. df = 29에서 χ² 분포의 2.5%는 16.047 아래에, 2.5%는 45.722 위에 있다.

n = 30s = 1.6 µmχ² = 16.047, 45.722
σ = µm
17.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.0452.045t = ?df = 29

두 교수법을 비교한다. 집단 1: 학생 5명, 평균 점수 25.5, 표준 편차 2. 집단 2: 학생 26명, 평균 점수 20.3, 표준 편차 3.5. 모집단 분산이 같다고 가정하고 합동 이표본 t 검정을 쓴다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(집단 1 빼기 집단 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n₁ = 5x̄₁ = 25.5s₁ = 2n₂ = 26x̄₂ = 20.3s₂ = 3.5
t =
18.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.64501.645

측정값 100개의 표본 평균은 77.4입니다. 모표준편차는 15입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 77.4σ = 15n = 10090%
U =
19.선형 회귀와 상관보통
xy147247351459565670xy246506070

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
20.선형 회귀와 상관어려움
xy354460574679784xy46607080x = 5.5

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 5.5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 5x = 5.5
ŷ =

3용액

1.화폐의 시간 가치

답: PV = 120000 €

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.

성장형 영구 연금

PV = C1/(r − g) = 6 000/(0.09 − 0.04) = 6 000/0.05 = €120 000.00

답

PV = €120 000.00
2.화폐의 시간 가치

답: A = 232 €

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 상환 횟수

i = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·6 = 72

상환액

같은 금액 A를 N번 지급하는 것의 현재 가치는 A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i입니다. 이를 대출금과 같게 놓고 A를 구합니다.

(1 + i)−N = 0.806
A = 15 000·0.003/(1 − 0.806) = €231.95

답

A = €231.95
3.NPV와 IRR

답: NPV = −2784 €

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 = −45 000
CF1/(1 + 0.1)1 = 19 000/1.1 = 17 272.73
CF2/(1 + 0.1)2 = 12 000/1.21 = 9 917.36
CF3/(1 + 0.1)3 = 20 000/1.331 = 15 026.30

더하기

NPV = €−2 783.62

답

NPV = €−2 783.62

NPV가 음수이므로 이 프로젝트는 요구 수익률보다 적게 법니다.

4.NPV와 IRR

답: IRR = 4.769 %

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(0%) = 1 500.00
NPV(5%) = −68.03

범위 좁히기

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

IRR ≈ 0 + 5·1 500.00/(1 500.00 − (−68.03)) = 4.783%
정확한 값: NPV(4.769%) = 0 → IRR = 4.769%

답

IRR = 4.769%
5.채권 가격과 수익률

답: P = 840.6 €

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 = €20.00, i = 0.03, N = 22

이자의 현재 가치

€20.00·(1 − 0.5219)/0.03 = €318.74

액면가의 현재 가치

€1 000·0.5219 = €521.89

가격

P = €840.63

답

P = €840.63

수익률이 표면이자율보다 높으므로 채권은 할인 발행(액면가 미만)됩니다.

6.채권 가격과 수익률

답: D = 4.386 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: 80/1.03 = 77.67, t·PV = 77.67
t = 2: 80/1.061 = 75.41, t·PV = 150.82
t = 3: 80/1.093 = 73.21, t·PV = 219.63
t = 4: 80/1.126 = 71.08, t·PV = 284.32
t = 5: 1080/1.159 = 931.62, t·PV = 4 658.09

듀레이션

P = 1 228.99
D = 5 390.52/1 228.99 = 4.386

답

D = 4.386 년
7.CAPM과 WACC

답: WACC = 8.817 %

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 = €15 000 000, E/V = 0.6667, D/V = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·11% + 0.3333·6%·(1 − 0.258) = 8.817%

답

WACC = 8.817%
8.CAPM과 WACC

답: WACC = 4.494 %

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 = 2 500 000·€17.00 = €42 500 000
D = 20 000·€1 000 = €20 000 000

자기자본 비용 (CAPM)

re = 1.5% + 0.9·4.5% = 5.55%

가중치

V = €62 500 000, E/V = 0.68, D/V = 0.32

WACC

WACC = 0.68·5.55% + 0.32·3%·(1 − 0.25) = 4.494%

답

WACC = 4.494%
9.기술통계

답: s = 12.05

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 = 258/7 = 36.86

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−5.857)² + (−11.86)² + 13.14² + 8.143² + 13.14² + (−16.86)² + 0.1429² = 870.9

표준편차

s = √(870.9/6) = 12.05

답

s = 12.05
10.기술통계

답: P = 0.1587

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) = 0.8413
P = 1 − 0.8413 = 0.1587

답

P = 0.1587
11.확률

답: σ = 0.9734

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 = 0·0.2 + 1·0.3 + 2·0.35 + 3·0.15 = 1.45

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.2 + 1·0.3 + 4·0.35 + 9·0.15 = 3.05

분산

Var(X) = 3.05 − 1.45² = 0.9475
σ = √0.9475 = 0.9734

답

σ = 0.9734
12.확률

답: σY = 3.015

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 = 1.3, Var(X) = 1.01, σX = 1.005

일차 변환

σY = |3|·1.005 = 3.015

답

σY = 3.015

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 3·1.3 − 3 = 0.9.

13.정규분포

답: P = 0.8244

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 = (167.15 − 178)/7 = −1.55
z₂ = (186.4 − 178)/7 = 1.2

사이의 넓이

P = Φ(1.2) − Φ(−1.55) = 0.8849 − 0.06057 = 0.8244

답

P = 0.8244
14.정규분포

답: x = 73.4 점

넓이에서 z로 되돌아가기: Φ(z)는 z의 왼쪽 넓이입니다. 왼쪽 꼬리 넓이 A이면 표에서 Φ(z) = A인 z를 찾습니다. 오른쪽 꼬리 넓이 A이면 Φ(z) = 1 − A입니다. −z와 z 사이의 가운데 넓이 A이면 양쪽 꼬리에 (1 − A)/2씩 남으므로 Φ(z) = (1 + A)/2입니다. 값 x에는 x = μ + zσ를 쓰세요.

왼쪽 넓이

Φ(z) = 0.8

표에서 구한 z

z ≈ 0.84

원래 단위로 되돌리기

x = 65 + 0.84·10 = 73.4 점

답

x = 73.4 점
15.신뢰구간

답: E = 2.492

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.

임계값

df = n − 1 = 14, t = 2.145

오차 한계

E = 2.145·4.5/√15 = 2.492

답

E = 2.492
16.신뢰구간

답: σ = 1.274 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 = 29·1.6² = 74.24

σ²의 한계

74.24/45.722 = 1.624
74.24/16.047 = 4.626

σ의 한계

σ = √1.624 = 1.274 µm

답

σ = 1.274 µm

σ의 95% 구간: [1.274, 2.151] µm.

17.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 3.194

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.

합동 분산

sp² = (4·2² + 25·3.5²)/29 = 11.11
sp = 3.333

표준오차

SE = 3.333·√(1/5 + 1/26) = 1.628

검정통계량

t = (25.5 − 20.3)/1.628 = 3.194

답

t = 3.194

df = 29에서 양측 5% 임곗값은 2.045입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

18.가설 검정과 신뢰구간

답: U = 79.87

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/√100 = 2.468

구간 끝값

U = 77.4 + 2.468 = 79.87

답

U = 79.87
19.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9492

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 = 339/6 = 56.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 88.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 471.5

결정계수

r² = 88.5²/(17.5·471.5) = 0.9492

답

r² = 0.9492

y의 변동 중 약 94.92%가 직선으로 설명됩니다.

20.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 74.15

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 = 25/5 = 5
ȳ = 351/5 = 70.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 79

회귀직선

b = 79/10 = 7.9
a = 70.2 − 7.9·5 = 30.7
ŷ = 30.7 + 7.9·x

예측

ŷ = 30.7 + 7.9·5.5 = 74.15

답

ŷ = 74.15

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