Statistik 2: Inferens Statistik: pek ulang kaji kilat

Lembaran formula, langkah kaedah utama untuk setiap topik dan 10 soalan latihan, dengan penyelesaian penuh di bahagian belakang.

Soalan baharuKembali ke kursus

Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.

1Formula dan kaedah

Taburan normal

Skor-z
z = (x − μ)/σ
Di bawah x
P(X < x) = Φ(z)
Di atas x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Antara
Φ(z2) − Φ(z1)
Persentil
x = μ + z·σ

Kaedah

  1. Tukar nilai kepada skor-z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cari Φ(z), luas di sebelah kiri z.
  3. Untuk luas di sebelah kanan gunakan 1 − Φ(z); untuk satu selang tolak dua luas sebelah kiri.
  4. Untuk persentil, bekerja ke belakang: cari z untuk luas itu, kemudian x = μ + z·σ.

Selang keyakinan

σ diketahui
x̄ ± z·σ/√n
σ tidak diketahui
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z genting
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
Saiz sampel
n = (z·σ/E)², rounded up

Kaedah

  1. Tentukan antara z (σ populasi diketahui) dan t (hanya s sampel, dengan n − 1 darjah kebebasan).
  2. Cari nilai genting untuk aras keyakinan.
  3. Margin ralat: E = nilai genting × sisihan piawai/√n.
  4. Selang: x̄ ± E.

Ujian hipotesis & selang keyakinan

Ujian-z untuk min
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Ujian-t untuk min
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Dua hujung pada 5%
tolak H0 jika |z| > 1.96
Selang keyakinan
x̄ ± z·σ/√n

Kaedah

  1. Nyatakan H₀ dan H₁ dan tentukan sama ada ujian itu satu hujung atau dua hujung.
  2. Kira statistik ujian: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), atau dengan s dan t.
  3. Bandingkan dengan nilai genting, atau cari nilai-p.
  4. Tolak H₀ jika statistik melepasi nilai genting (p di bawah α), dan nyatakan kesimpulan dengan perkataan.

Regresi linear & korelasi

Hasil tambah kuasa dua
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Kecerunan
b = Sxy/Sxx
Pintasan
a = ȳ − b·x̄
Korelasi
r = Sxy/√(SxxSyy)
Reja
e = y − ŷ

Ujian khi kuasa dua

Statistik ujian
χ² = Σ(O − E)²/E
Kebagusan penyuaian
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Kebebasan
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Nilai genting (α = 0.05)
df 1: 3.841, 2: 5.991, 3: 7.815, 4: 9.488
Keputusan
tolak H0 jika χ² > χ²crit

2Soalan latihan

1.Taburan normalSederhana
−3−2−10123zluas berlorek antara −z dan z = 0.9297

Seret z supaya luas berlorek antara −z dan z di bawah lengkung normal piawai ialah 0.9297. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.

A = 0.9297
z =
2.Taburan normalSukar
380420460500540580620hbawah 75%

hayat bateri bertaburan normal dengan min 500 h dan sisihan piawai 40 h. Seret titik pemotong supaya 75% terbawah yang berlorek berada di sebelah kirinya. Cari titik pemotong x.

μ = 500 hσ = 40 h75%
x = h
3.Selang keyakinanSederhana
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Hayat bateri dua model telefon dibandingkan. Model 1: 30 telefon, min 53.5 j, sisihan piawai diketahui 11 j. Model 2: 80 telefon, min 68 j, sisihan piawai diketahui 8 j. Cari had bawah selang keyakinan 99% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 53.5 hσ₁ = 11 hn₂ = 80x̄₂ = 68 hσ₂ = 8 h99%
had bawah = h
4.Selang keyakinanSukar
σ = 14, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.595%

Sisihan piawai populasi ialah 14. Berapa besarkah sampel n yang anda perlukan supaya selang keyakinan 95% bagi min mempunyai margin ralat paling banyak 0.5?

σ = 14E = 0.595%
n =
5.Ujian hipotesis & selang keyakinanSederhana
−2.1792.179t = ?df = 12

Dua kaedah pengajaran dibandingkan. Kumpulan 1: 5 pelajar, skor min 104.5, sisihan piawai 4.5. Kumpulan 2: 9 pelajar, skor min 102, sisihan piawai 7. Andaikan varians populasi sama dan gunakan ujian t dua sampel terkumpul. Cari statistik ujian t bagi H₀: μ₁ = μ₂, dengan mengambil beza sebagai x̄₁ − x̄₂ (kumpulan 1 tolak kumpulan 2).

n₁ = 5x̄₁ = 104.5s₁ = 4.5n₂ = 9x̄₂ = 102s₂ = 7
t =
6.Ujian hipotesis & selang keyakinanSukar
μ₀x̄c

Ujian z satu sisi bagi H₀: μ = 500 terhadap H₁: μ < 500 dijalankan pada α = 0.05 dengan sampel 100; sisihan piawai diketahui ialah 25. Pada hakikatnya min ialah 491.5. Cari kebarangkalian ralat Jenis II β dalam peratus.

μ₀ = 500μ = 491.5σ = 25n = 100α = 0.05
β = %
7.Regresi linear & korelasiSederhana
xy2346698111017xy51051015

Jadual memberikan 5 pasangan cerapan bagi x = beban dalam kN dan y = pemanjangan dalam mm. Cari pekali penentuan r² bagi garis kuasa dua terkecil.

n = 5
r² =
8.Regresi linear & korelasiSukar
xy1883209122992411926125xy202580100120x = 21

Jadual memberikan 5 pasangan cerapan bagi x = suhu dalam °C dan y = aiskrim terjual. Gunakan garis kuasa dua terkecil ŷ = a + b·x. Satu cerapan baharu (21, 96) dibuat. Cari reziduanya e = y − ŷ.

n = 5(21, 96)
e =
9.Ujian khi kuasa duaSederhana
basbasikalkeretaJumlahpelajar12361159kakitangan333542110Jumlah457153169

Jadual kontingensi menunjukkan kiraan cerapan. Bagi ujian kebebasan khi kuasa dua, cari kiraan jangkaan E untuk sel “pelajar, basikal”.

jumlah baris = 59jumlah lajur = 71N = 169
E =
10.Ujian khi kuasa duaSukar
yatidakJumlahloji A423880loji B312960loji C273360Jumlah100100200dfα = 0.05α = 0.0113.8416.63525.9919.21037.81511.34549.48813.277511.07015.086612.59216.812714.06718.475815.50720.090916.91921.6661018.30723.209

Jadual menunjukkan kiraan cerapan. Uji pada α = 0.01 sama ada kedua-dua pemboleh ubah itu bebas (tanpa pembetulan kesinambungan). Hitung statistik ujian χ², kemudian bandingkan dengan nilai genting daripada jadual.

N = 2003 × 2α = 0.01
χ² =

3Larutan

1.Taburan normal

Jawapan: z = 1.81

Daripada luas kembali kepada z: Φ(z) ialah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam jadual. Luas ekor kanan A bermaksud Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A antara −z dan z meninggalkan (1 − A)/2 dalam setiap ekor, jadi Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, gunakan x = μ + zσ.

Luas di sebelah kiri z

Φ(z) = (1 + 0.9297)/2 = 0.9649

Baca jadual-z secara terbalik

Cari 0.9649 di dalam jadual dan baca z.

z = 1.81

Jawapan

z = 1.81
2.Taburan normal

Jawapan: x = 527 h

Daripada luas kembali kepada z: Φ(z) ialah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam jadual. Luas ekor kanan A bermaksud Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A antara −z dan z meninggalkan (1 − A)/2 dalam setiap ekor, jadi Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, gunakan x = μ + zσ.

Luas di sebelah kiri

Φ(z) = 0.75

z daripada jadual

z ≈ 0.67

Kembali kepada unit asal

x = 500 + 0.67·40 = 527 h

Jawapan

x = 527 h
3.Selang keyakinan

Jawapan: had bawah = −20.16 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.

Anggaran titik

x̄₁ − x̄₂ = 53.5 − 68 = −14.5

Ralat piawai

SE = √(11²/30 + 8²/80) = 2.198

Margin ralat

E = 2.576·2.198 = 5.663

Selang

−14.5 ± 5.663 → [−20.16, −8.837]

Jawapan

had bawah = −20.16 h

Selang itu tidak mengandungi 0, maka min berbeza dengan signifikan.

4.Selang keyakinan

Jawapan: n = 3012

Selang keyakinan bagi min: x̄ ± margin ralat. Dengan σ populasi diketahui margin ialah z·σ/√n; dengan hanya sisihan piawai sampel s, gunakan t dengan n − 1 darjah kebebasan: t·s/√n. Nilai genting: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). Untuk mendapatkan margin E atau lebih kecil, anda memerlukan n ≥ (z·σ/E)², dibundarkan ke atas.

Selesaikan untuk n

n = (1.96·14/0.5)² = 3012

Bundarkan ke atas

Saiz sampel ialah nombor bulat, dan membundarkan ke bawah akan menjadikan margin terlalu besar.

n = 3012

Jawapan

n = 3012
5.Ujian hipotesis & selang keyakinan

Jawapan: t = 0.7139

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.

Varians terkumpul

sp² = (4·4.5² + 8·7²)/12 = 39.42
sp = 6.278

Ralat piawai

SE = 6.278·√(1/5 + 1/9) = 3.502

Statistik ujian

t = (104.5 − 102)/3.502 = 0.7139

Jawapan

t = 0.7139

Dengan df = 12, nilai genting 5% dua sisi ialah 2.179; |t| lebih kecil, maka H₀ tidak ditolak.

6.Ujian hipotesis & selang keyakinan

Jawapan: β = 3.963 %

Kuasa ujian: kuasa = 1 − β ialah kebarangkalian menolak H₀ apabila ia salah. Cari nilai pemotongan x̄c daripada μ₀ dan z_α, kemudian hitung kebarangkalian jatuh melepasi x̄c menggunakan min sebenar: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Min sampel genting

SE = 25/√100 = 2.5
x̄c = 500 − 1.645·2.5 = 495.9

z di bawah min sebenar

z = (495.9 − 491.5)/2.5 = 1.755

Ralat Jenis II

kuasa = P(Z < 1.755) = 96.04%
β = 100% − 96.04% = 3.963%

Jawapan

β = 3.963%
7.Regresi linear & korelasi

Jawapan: r² = 0.9654

Regresi kuasa dua terkecil: dengan x̄ dan ȳ ialah min, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² dan Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), garis ŷ = a + b·x mempunyai kecerunan b = Sxy/Sxx dan pintasan a = ȳ − b·x̄, maka ia sentiasa melalui (x̄, ȳ). Pekali korelasi Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) terletak antara −1 dengan 1; r² ialah pecahan variasi dalam y yang diterangkan oleh garis itu.

Min

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 46/5 = 9.2

Hasil tambah kuasa dua dan hasil darab

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 66
Syy = Σ(y − ȳ)² = 112.8

Pekali penentuan

r² = 66²/(40·112.8) = 0.9654

Jawapan

r² = 0.9654

Kira-kira 96.54% variasi dalam y diterangkan oleh garis itu.

8.Regresi linear & korelasi

Jawapan: e = −1.8

Regresi kuasa dua terkecil: dengan x̄ dan ȳ ialah min, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² dan Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), garis ŷ = a + b·x mempunyai kecerunan b = Sxy/Sxx dan pintasan a = ȳ − b·x̄, maka ia sentiasa melalui (x̄, ȳ). Pekali korelasi Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) terletak antara −1 dengan 1; r² ialah pecahan variasi dalam y yang diterangkan oleh garis itu.

Min

x̄ = 110/5 = 22
ȳ = 517/5 = 103.4

Hasil tambah kuasa dua dan hasil darab

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 224

Garis regresi

b = 224/40 = 5.6
a = 103.4 − 5.6·22 = −19.8
ŷ = −19.8 + 5.6·x

Nilai ramalan

ŷ = −19.8 + 5.6·21 = 97.8

Reja

e = 96 − 97.8 = −1.8

Jawapan

e = −1.8

Titik itu terletak di bawah garis.

9.Ujian khi kuasa dua

Jawapan: E = 24.79

Ujian khi kuasa dua: bandingkan kiraan cerapan O dengan kiraan jangkaan E di bawah H₀ menggunakan χ² = Σ(O − E)²/E. Kebagusan penyuaian: E = n·p bagi setiap kategori, df = k − 1 (tolak satu lagi bagi setiap parameter yang dianggarkan daripada data). Kebebasan dalam jadual r × c: E = jumlah baris × jumlah lajur / jumlah keseluruhan, df = (r − 1)(c − 1). Tolak H₀ apabila χ² melebihi nilai genting bagi α yang dipilih.

Kiraan jangkaan

E = 59·71/169 = 24.79

Jawapan

E = 24.79
10.Ujian khi kuasa dua

Jawapan: χ² = 0.8667

Ujian khi kuasa dua: bandingkan kiraan cerapan O dengan kiraan jangkaan E di bawah H₀ menggunakan χ² = Σ(O − E)²/E. Kebagusan penyuaian: E = n·p bagi setiap kategori, df = k − 1 (tolak satu lagi bagi setiap parameter yang dianggarkan daripada data). Kebebasan dalam jadual r × c: E = jumlah baris × jumlah lajur / jumlah keseluruhan, df = (r − 1)(c − 1). Tolak H₀ apabila χ² melebihi nilai genting bagi α yang dipilih.

Kiraan jangkaan

loji A: 40, 40
loji B: 30, 30
loji C: 30, 30

Statistik khi kuasa dua

χ² = (42 − 40)²/40 + (38 − 40)²/40 + (31 − 30)²/30 + (29 − 30)²/30 + (27 − 30)²/30 + (33 − 30)²/30
χ² = 0.8667

Keputusan

df = 2, χ²crit = 9.210
0.8667 < 9.210

Jawapan

χ² = 0.8667

χ² berada di bawah nilai genting, maka H₀ tidak ditolak: tiada bukti yang signifikan tentang hubungan.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-2-inference