기초통계학: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 12개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

새 문제강의로 돌아가기

인쇄 창에서 “PDF로 저장”을 선택하면 기기에 사본을 보관할 수 있습니다.

1공식과 풀이 방법

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.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 59, 28, 21, 11, 32, 15, 28.

n = 7
s =
2.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 100, 표준편차 5인 정규분포를 따릅니다. 103보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 100σ = 5x = 103
P =
3.확률보통
xp(x)10.2520.230.240.35μ = 2.65

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.2, 0.2, 0.35
Var(X) =
4.확률어려움
n = 5, p = 0.6: P(X = 1) = ?k012345

어떤 시험에 객관식 문제가 5개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.6로 맞힙니다. 정확히 1개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 5p = 0.6k = 1
P =
5.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.0207

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.0207이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.0207
z =
6.정규분포어려움
μ = 178x = ?5%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 전체의 5%가 그 아래에 있는 값 x(5 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 178σ = 7P = 5%
x = cm
7.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 50대, 평균 135.5 h, 알려진 표준 편차 17 h. 모델 2: 휴대전화 80대, 평균 121 h, 알려진 표준 편차 7 h. μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 135.5 hσ₁ = 17 hn₂ = 80x̄₂ = 121 hσ₂ = 7 h90%
E = h
8.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(10) = 2.2280L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 6개 구획, 평균 수확량 16.5 kg, 표준 편차 7.5 kg. 구획 집단 2: 6개 구획, 평균 11 kg, 표준 편차 5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 95% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 6x̄₁ = 16.5s₁ = 7.5n₂ = 6x̄₂ = 11s₂ = 595%t(10) = 2.228
하한 = kg
9.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.1452.145t = ?df = 14

직원 15명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 2.19, 차이의 표준 편차는 7.7이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 15d̄ = 2.19sd = 7.7
t =
10.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 1 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 8입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 8E = 190%
n =
11.선형 회귀와 상관보통
xy123223318418519xy24182022

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 15Σy = 101Σx² = 55Σy² = 2067Σxy = 290
r =
12.선형 회귀와 상관어려움
xy138242346455555xy244050x = 4.5

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (4.5, 56)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(4.5, 56)
e =

3용액

1.기술통계

답: s = 15.72

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 = 194/7 = 27.71

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 31.29² + 0.2857² + (−6.714)² + (−16.71)² + 4.286² + (−12.71)² + 0.2857² = 1483

표준편차

s = √(1483/6) = 15.72

답

s = 15.72
2.기술통계

답: P = 0.7257

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 = 0.6

표준정규분포표

Φ(0.6) = 0.7257
P = 0.7257

답

P = 0.7257
3.확률

답: Var(X) = 1.427

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 = 1·0.25 + 2·0.2 + 3·0.2 + 4·0.35 = 2.65

제곱의 평균

E(X²) = 1·0.25 + 4·0.2 + 9·0.2 + 16·0.35 = 8.45

분산

Var(X) = 8.45 − 2.65² = 1.427

답

Var(X) = 1.427
4.확률

답: P = 0.0768

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 = 1) = 5·0.61·0.44 = 5·0.6·0.0256 = 0.0768

답

P = 0.0768
5.정규분포

답: z = 2.04

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.

z의 왼쪽 넓이

Φ(z) = 1 − 0.0207 = 0.9793

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9793을 찾아 z를 읽으세요.

z = 2.04

답

z = 2.04
6.정규분포

답: x = 166.5 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) = 0.05 → z = −1.645

다시 x로

x = 178 + −1.645·7 = 166.49 cm

답

x = 166.49 cm
7.신뢰구간

답: E = 4.159 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 = 135.5 − 121 = 14.5

표준오차

SE = √(17²/50 + 7²/80) = 2.528

오차 한계

E = 1.645·2.528 = 4.159

답

E = 4.159 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

8.신뢰구간

답: 하한 = −2.699 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 = (5·7.5² + 5·5²)/10 = 40.63
sp = 6.374

오차 한계

E = 2.228·6.374·√(1/6 + 1/6) = 8.199

구간

5.5 ± 8.199 → [−2.699, 13.7]

답

하한 = −2.699 kg
9.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 1.102

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 = 7.7/√15 = 1.988

검정통계량

t = 2.19/1.988 = 1.102

답

t = 1.102

df = 14에서 양측 5% 임곗값은 2.145입니다. |t|가 더 작으므로 H₀를 기각하지 않습니다.

10.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 174

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.

n에 대해 풀기

n = (1.645·8/1)² = 173.2

올림하기

n = 174

답

n = 174
11.선형 회귀와 상관

답: r = −0.7941

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.

중심화한 합

Sxy = 290 − 15·101/5 = −13
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2067 − 101²/5 = 26.8

상관계수

r = −13/√(10·26.8) = −0.7941

답

r = −0.7941
12.선형 회귀와 상관

답: e = 1.75

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 = 236/5 = 47.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 47

회귀직선

b = 47/10 = 4.7
a = 47.2 − 4.7·3 = 33.1
ŷ = 33.1 + 4.7·x

예측값

ŷ = 33.1 + 4.7·4.5 = 54.25

잔차

e = 56 − 54.25 = 1.75

답

e = 1.75

점이 직선 위쪽에 있습니다.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1