E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Kritieke waarden (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Beslissing
verwerp H0 als χ² > χ²crit
2Oefenopgaven
1.Normale verdelingGemiddeld
De levertijden zijn normaal verdeeld met gemiddelde 32 min en standaardafwijking 6 min. Welk deel ligt tussen 20 en 33,5 min? Geef P als decimaal getal.
μ = 32σ = 6x1 = 20x2 = 33,5
P =
2.Normale verdelingMoeilijk
De examencijfers zijn normaal verdeeld met gemiddelde 65 punten en standaardafwijking 10 punten. Sleep de grenswaarde zo dat de gearceerde onderste 15% links ervan ligt. Bepaal de grenswaarde x.
μ = 65 puntenσ = 10 punten15%
x = punten
3.BetrouwbaarheidsintervallenGemiddeld
Een steekproef van 20 items heeft gemiddelde 67,5 en standaardafwijking s = 7,5. De populatie is bij benadering normaal verdeeld. Bereken de foutmarge E van een 90%-betrouwbaarheidsinterval voor het gemiddelde.
n = 20x̄ = 67,5s = 7,590%t(19) = 1,729
E =
4.BetrouwbaarheidsintervallenMoeilijk
Twee kunstmeststoffen worden getest. Groep 1: 10 proefvelden, gemiddelde opbrengst 16,5 kg, standaardafwijking 7 kg. Groep 2: 7 proefvelden, gemiddelde 12,5 kg, standaardafwijking 1,5 kg. Neem gelijke varianties aan (gepoolde t, df = n₁ + n₂ − 2). Bereken de ondergrens van het 99%-betrouwbaarheidsinterval voor μ₁ − μ₂.
Een steekproef van 100 studenten heeft een gemiddelde score van 98,2 en een steekproefstandaardafwijking van 20. Bereken de toetsingsgrootheid t voor H₀: μ = 100.
Een steekproef van 16 metingen heeft gemiddelde 507,5. De standaardafwijking van de populatie is 20. Bereken de ondergrens L van het 95%-betrouwbaarheidsinterval voor het gemiddelde.
x̄ = 507,5σ = 20n = 1695%
L =
7.Lineaire regressie en correlatieGemiddeld
De tabel geeft 5 gepaarde waarnemingen van x = temperatuur in °C en y = verkochte ijsjes. Bereken de correlatiecoëfficiënt van Pearson r.
n = 5
r =
8.Lineaire regressie en correlatieMoeilijk
De tabel geeft 6 gepaarde waarnemingen van x = temperatuur in °C en y = verkochte ijsjes. Gebruik de kleinstekwadratenlijn ŷ = a + b·x. Er wordt een nieuwe waarneming (20, 68) gedaan. Bereken het residu e = y − ŷ.
n = 6(20, 68)
e =
9.ChikwadraattoetsenGemiddeld
De kruistabel toont waargenomen aantallen. Bereken voor een chikwadraattoets op onafhankelijkheid het verwachte aantal E voor de cel “studenten, auto”.
rijtotaal = 60kolomtotaal = 53N = 160
E =
10.ChikwadraattoetsenMoeilijk
Er wordt een chikwadraattoets op onafhankelijkheid uitgevoerd op een kruistabel met 2 rijen en 3 kolommen (de totalen niet meegeteld). Zoek met de tabel de kritieke waarde χ²crit bij significantieniveau α = 0,01.
α = 0,01
χ²crit =
3Oplossingen
1.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,576
Normale verdeling: reken een waarde x om naar een z-score, z = (x − μ)/σ, die telt hoeveel standaardafwijkingen x van het gemiddelde ligt. Een z-tabel (of Φ(z)) geeft de oppervlakte links van z, en dat is P(X < x). De oppervlakte rechts is 1 − Φ(z), en de oppervlakte tussen twee waarden is het verschil van hun twee oppervlakten.
z-scores
z₁ = (20 − 32)/6 = −2
z₂ = (33,5 − 32)/6 = 0,25
Oppervlakte ertussen
P = Φ(0,25) − Φ(−2) = 0,5987 − 0,02275 = 0,576
Antwoord
P = 0,576
2.Normale verdeling
Antwoord: x = 54,6 punten
Van een oppervlak terug naar z: Φ(z) is het oppervlak links van z. Zoek voor een linkerstaartoppervlak A de z met Φ(z) = A in de tabel. Een rechterstaartoppervlak A betekent Φ(z) = 1 − A. Een centraal oppervlak A tussen −z en z laat (1 − A)/2 in elke staart over, dus Φ(z) = (1 + A)/2. Gebruik voor een waarde x de formule x = μ + zσ.
Oppervlak links
Φ(z) = 0,15
z uit de tabel
z ≈ −1,04
Terug naar de oorspronkelijke eenheden
x = 65 − 1,04·10 = 54,6 punten
Antwoord
x = 54,6 punten
3.Betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: E = 2,9
Betrouwbaarheidsinterval voor een gemiddelde: x̄ ± foutmarge. Met een bekende populatie-σ is de marge z·σ/√n; heb je alleen de steekproefstandaardafwijking s, gebruik dan t met n − 1 vrijheidsgraden: t·s/√n. Kritieke waarden: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Voor een marge van E of kleiner heb je n ≥ (z·σ/E)² nodig, naar boven afgerond.
Kritieke waarde
df = n − 1 = 19, t = 1,729
Foutmarge
E = 1,729·7,5/√20 = 2,9
Antwoord
E = 2,9
4.Betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: ondergrens = −3,994 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.
Gepoolde standaardafwijking
sp² = (9·7² + 6·1,5²)/15 = 30,3
sp = 5,505
Foutmarge
E = 2,947·5,505·√(1/10 + 1/7) = 7,994
Interval
4 ± 7,994 → [−3,994, 11,99]
Antwoord
ondergrens = −3,994 kg
5.Hypothesetoetsen & betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: t = −0,9
Toetsen van een gemiddelde: de toetsingsgrootheid meet hoeveel standaardfouten het steekproefgemiddelde van de waarde in H₀ af ligt: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) als σ bekend is, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) als die uit de steekproef wordt geschat. Een betrouwbaarheidsinterval is x̄ ± (kritieke waarde)·(standaardfout).
Standaardfout
SE = 20/√100 = 20/10 = 2
Toetsingsgrootheid
t = (98,2 − 100)/2 = −0,9
Antwoord
t = −0,9
t0,025; df = 99 = 1,984
|t| < 1.984, dus H₀ wordt niet verworpen op het 5%-niveau (tweezijdig).
6.Hypothesetoetsen & betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: L = 497,7
Toetsen van een gemiddelde: de toetsingsgrootheid meet hoeveel standaardfouten het steekproefgemiddelde van de waarde in H₀ af ligt: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) als σ bekend is, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) als die uit de steekproef wordt geschat. Een betrouwbaarheidsinterval is x̄ ± (kritieke waarde)·(standaardfout).
Foutmarge
E = 1,96·20/√16 = 9,8
Intervalgrens
L = 507,5 − 9,8 = 497,7
Antwoord
L = 497,7
7.Lineaire regressie en correlatie
Antwoord: r = 0,9061
Kleinstekwadratenregressie: met x̄ en ȳ de gemiddelden, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² en Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) heeft de lijn ŷ = a + b·x helling b = Sxy/Sxx en snijpunt a = ȳ − b·x̄, dus gaat ze altijd door (x̄, ȳ). De correlatiecoëfficiënt van Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) ligt tussen −1 en 1; r² is het deel van de variatie in y dat door de lijn wordt verklaard.
Gemiddelden
x̄ = 110/5 = 22
ȳ = 426/5 = 85,2
Kwadraten- en productsommen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 134
Syy = Σ(y − ȳ)² = 546,8
Correlatiecoëfficiënt
r = 134/√(40·546,8) = 0,9061
Antwoord
r = 0,9061
8.Lineaire regressie en correlatie
Antwoord: e = 1,833
Kleinstekwadratenregressie: met x̄ en ȳ de gemiddelden, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² en Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) heeft de lijn ŷ = a + b·x helling b = Sxy/Sxx en snijpunt a = ȳ − b·x̄, dus gaat ze altijd door (x̄, ȳ). De correlatiecoëfficiënt van Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) ligt tussen −1 en 1; r² is het deel van de variatie in y dat door de lijn wordt verklaard.
Gemiddelden
x̄ = 120/6 = 20
ȳ = 397/6 = 66,17
Kwadraten- en productsommen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 303
Regressielijn
b = 303/70 = 4,329
a = 66,17 − 4,329·20 = −20,4
ŷ = −20,4 + 4,329·x
Voorspelde waarde
ŷ = −20,4 + 4,329·20 = 66,17
Residu
e = 68 − 66,17 = 1,833
Antwoord
e = 1,833
Het punt ligt boven de lijn.
9.Chikwadraattoetsen
Antwoord: E = 19,88
Chikwadraattoetsen: vergelijk waargenomen aantallen O met de onder H₀ verwachte aantallen E met χ² = Σ(O − E)²/E. Aanpassingstoets: E = n·p voor elke categorie, df = k − 1 (en nog één minder voor elke parameter die uit de data is geschat). Onafhankelijkheid in een r × c-tabel: E = rijtotaal × kolomtotaal / totaal, df = (r − 1)(c − 1). Verwerp H₀ als χ² groter is dan de kritieke waarde bij de gekozen α.
Verwacht aantal
E = 60·53/160 = 19,88
Antwoord
E = 19,88
10.Chikwadraattoetsen
Antwoord: χ²crit = 9,21
Chikwadraattoetsen: vergelijk waargenomen aantallen O met de onder H₀ verwachte aantallen E met χ² = Σ(O − E)²/E. Aanpassingstoets: E = n·p voor elke categorie, df = k − 1 (en nog één minder voor elke parameter die uit de data is geschat). Onafhankelijkheid in een r × c-tabel: E = rijtotaal × kolomtotaal / totaal, df = (r − 1)(c − 1). Verwerp H₀ als χ² groter is dan de kritieke waarde bij de gekozen α.
Vrijheidsgraden
df = (2 − 1)·(3 − 1) = 2
Tabel
χ²crit(df = 2, α = 0,01) = 9,210
Antwoord
χ²crit = 9,210
Verwerp H₀ als de berekende χ² groter is dan deze waarde.