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 = 0.8611

Seret z supaya luas berlorek antara −z dan z di bawah lengkung normal piawai ialah 0.8611. Cari z hingga dua tempat perpuluhan.

A = 0.8611
z =
2.Taburan normalSukar
μ = 32x = ?80%

masa penghantaran bertaburan normal dengan min 32 min dan sisihan piawai 6 min. Cari nilai x yang di bawahnya terletak 80% daripadanya (persentil ke-80).

μ = 32σ = 6P = 80%
x = min
3.Selang keyakinanSederhana
n = 21, s = 13L = ?Ux̄ = 88.5E90%

Satu sampel 21 item mempunyai min 88.5 dan sisihan piawai s = 13. Populasi lebih kurang normal. Cari had bawah selang keyakinan 90% untuk min.

n = 21x̄ = 88.5s = 1390%t(20) = 1.725
had bawah =
4.Selang keyakinanSukar
μ₁ − μ₂, t(14) = 2.9770L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Dua baja diuji. Kumpulan petak 1: 5 petak, min hasil 16.5 kg, sisihan piawai 4 kg. Kumpulan petak 2: 11 petak, min 21 kg, sisihan piawai 4 kg. Andaikan varians sama (t terkumpul, df = n₁ + n₂ − 2). Cari had bawah selang keyakinan 99% untuk μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 16.5s₁ = 4n₂ = 11x̄₂ = 21s₂ = 499%t(14) = 2.977
had bawah = kg
5.Ujian hipotesis & selang keyakinanSederhana
t −1.98401.984

Satu sampel 100 pelajar mempunyai skor min 501.7 dan sisihan piawai sampel 8. Cari statistik ujian t bagi H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 501.7s = 8n = 100
t =
6.Ujian hipotesis & selang keyakinanSukar
μ₀x̄c

Ujian z satu sisi bagi H₀: μ = 200 terhadap H₁: μ < 200 dijalankan pada α = 0.10 dengan sampel 100; sisihan piawai diketahui ialah 15. Pada hakikatnya min ialah 198.5. Cari kebarangkalian ralat Jenis II β dalam peratus.

μ₀ = 200μ = 198.5σ = 15n = 100α = 0.10
β = %
7.Regresi linear & korelasiSederhana
xy18522168247627913010733108xy2025306080100

Jadual memberikan 6 pasangan cerapan bagi x = suhu dalam °C dan y = aiskrim terjual. Cari pekali penentuan r² bagi garis kuasa dua terkecil.

n = 6
r² =
8.Regresi linear & korelasiSukar
xy15581763197821812387xy152060708090x = 16

Jadual memberikan 5 pasangan cerapan bagi x = suhu dalam °C dan y = aiskrim terjual. Gunakan garis kuasa dua terkecil ŷ = a + b·x. Ramalkan ŷ bagi x = 16.

n = 5x = 16
ŷ =
9.Ujian khi kuasa duaSederhana
basbasikalkeretaJumlahpelajar201961100kakitangan34351180Jumlah545472180

Jadual kontingensi menunjukkan kiraan cerapan. Hitung statistik khi kuasa dua χ² bagi ujian kebebasan antara pemboleh ubah baris dengan pemboleh ubah lajur. Jangan gunakan pembetulan kesinambungan.

N = 1802 × 3
χ² =
10.Ujian khi kuasa duaSukar
yatidakJumlahumur 18–30213960umur 31–50182240umur 51+31940Jumlah7070140dfα = 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 = 1403 × 2α = 0.01
χ² =

3Larutan

1.Taburan normal

Jawapan: z = 1.48

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 + 0.8611)/2 = 0.9306

Baca jadual-z secara terbalik

Cari 0.9306 di dalam jadual dan baca z.

z = 1.48

Jawapan

z = 1.48
2.Taburan normal

Jawapan: x = 37.05 min

Taburan normal: tukar nilai x kepada skor-z, z = (x − μ)/σ, yang mengira sisihan piawai daripada min. Jadual-z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, iaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan ialah 1 − Φ(z), dan luas antara dua nilai ialah beza antara dua luas tersebut.

z untuk persentil

Φ(z) = 0.8 → z = 0.8416

Kembali kepada x

x = 32 + 0.8416·6 = 37.05 min

Jawapan

x = 37.05 min
3.Selang keyakinan

Jawapan: had bawah = 83.61

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.

Nilai genting

df = n − 1 = 20, t = 1.725

Margin ralat

E = 1.725·13/√21 = 4.894

Selang

88.5 ± 4.894 → [83.61, 93.39]

Jawapan

had bawah = 83.61
4.Selang keyakinan

Jawapan: had bawah = −10.92 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.

Sisihan piawai terkumpul

sp² = (4·4² + 10·4²)/14 = 16
sp = 4

Margin ralat

E = 2.977·4·√(1/5 + 1/11) = 6.423

Selang

−4.5 ± 6.423 → [−10.92, 1.923]

Jawapan

had bawah = −10.92 kg
5.Ujian hipotesis & selang keyakinan

Jawapan: t = 2.125

Menguji min: statistik ujian mengukur berapa ralat piawai min sampel terletak daripada nilai yang dituntut dalam H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) apabila σ diketahui, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) apabila ia dianggar daripada sampel. Selang keyakinan ialah x̄ ± (nilai genting)·(ralat piawai).

Ralat piawai

SE = 8/√100 = 8/10 = 0.8

Statistik ujian

t = (501.7 − 500)/0.8 = 2.125

Jawapan

t = 2.125
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| > 1.984, maka H₀ ditolak pada aras 5% (dua sisi).

6.Ujian hipotesis & selang keyakinan

Jawapan: β = 61.1 %

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 = 15/√100 = 1.5
x̄c = 200 − 1.282·1.5 = 198.1

z di bawah min sebenar

z = (198.1 − 198.5)/1.5 = −0.282

Ralat Jenis II

kuasa = P(Z < −0.282) = 38.9%
β = 100% − 38.9% = 61.1%

Jawapan

β = 61.1%
7.Regresi linear & korelasi

Jawapan: r² = 0.971

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 = 153/6 = 25.5
ȳ = 502/6 = 83.67

Hasil tambah kuasa dua dan hasil darab

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 618
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2497

Pekali penentuan

r² = 618²/(157.5·2497) = 0.971

Jawapan

r² = 0.971

Kira-kira 97.1% variasi dalam y diterangkan oleh garis itu.

8.Regresi linear & korelasi

Jawapan: ŷ = 62

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 = 95/5 = 19
ȳ = 367/5 = 73.4

Hasil tambah kuasa dua dan hasil darab

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 152

Garis regresi

b = 152/40 = 3.8
a = 73.4 − 3.8·19 = 1.2
ŷ = 1.2 + 3.8·x

Ramalan

ŷ = 1.2 + 3.8·16 = 62

Jawapan

ŷ = 62
9.Ujian khi kuasa dua

Jawapan: χ² = 41.38

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

pelajar: 100·54/180 = 30, 100·54/180 = 30, 100·72/180 = 40
kakitangan: 80·54/180 = 24, 80·54/180 = 24, 80·72/180 = 32

Statistik khi kuasa dua

χ² = (20 − 30)²/30 + (19 − 30)²/30 + (61 − 40)²/40 + (34 − 24)²/24 + (35 − 24)²/24 + (11 − 32)²/32
χ² = 41.38

Jawapan

χ² = 41.38

df = 2. Pada α = 0.05 nilai gentingnya ialah 5.991, maka H₀ (kebebasan) ditolak.

10.Ujian khi kuasa dua

Jawapan: χ² = 17.9

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

umur 18–30: 30, 30
umur 31–50: 20, 20
umur 51+: 20, 20

Statistik khi kuasa dua

χ² = (21 − 30)²/30 + (39 − 30)²/30 + (18 − 20)²/20 + (22 − 20)²/20 + (31 − 20)²/20 + (9 − 20)²/20
χ² = 17.9

Keputusan

df = 2, χ²crit = 9.210
17.9 > 9.210

Jawapan

χ² = 17.9

χ² melebihi nilai genting, maka H₀ ditolak: pemboleh ubah itu kelihatan berkaitan.

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