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
X is normaal verdeeld met gemiddelde 120 mm en standaardafwijking 0,3 mm; Y is onafhankelijk en normaal verdeeld met gemiddelde 80 mm en standaardafwijking 0,4 mm. Bepaal de kans P dat X + Y groter is dan 199,3 mm. Rond z af op twee decimalen.
μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 199,3 mm
P =
2.Normale verdelingMoeilijk
De levensduren van batterijen zijn normaal verdeeld met gemiddelde 500 h en standaardafwijking 40 h. Bereken de waarde x waaronder 90% ervan ligt (het 90e percentiel).
μ = 500σ = 40P = 90%
x = h
3.BetrouwbaarheidsintervallenGemiddeld
De bloeddruk van 13 patiënten wordt gemeten voor en na een behandeling. De verschillen d = voor − na (mmHg) hebben gemiddelde −6 en standaardafwijking 1,8. Bereken de bovengrens van het 90%-betrouwbaarheidsinterval voor het gemiddelde verschil.
n = 13d̄ = −6sd = 1,890%t(12) = 1,782
bovengrens = mmHg
4.BetrouwbaarheidsintervallenMoeilijk
Twee kunstmeststoffen worden getest. Groep 1: 11 proefvelden, gemiddelde opbrengst 33 kg, standaardafwijking 9 kg. Groep 2: 5 proefvelden, gemiddelde 28,5 kg, standaardafwijking 2 kg. Neem gelijke varianties aan (gepoolde t, df = n₁ + n₂ − 2). Bereken de ondergrens van het 99%-betrouwbaarheidsinterval voor μ₁ − μ₂.
Van een populatie wordt beweerd dat het gemiddelde 80 is; de standaardafwijking van de populatie is bekend en is 3. Een aselecte steekproef van 36 waarnemingen heeft een gemiddelde van 78,89. Toets H₀: μ = 80 tegen H₁: μ < 80. Bereken de p-waarde p.
In een onderzoek herstellen 66 van de 120 patiënten met behandeling A en 50 van de 80 patiënten met behandeling B. Bereken met de gepoolde fractie de toetsingsgrootheid z voor H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 66n₁ = 120x₂ = 50n₂ = 80
z =
7.Lineaire regressie en correlatieGemiddeld
De tabel geeft 6 gepaarde waarnemingen van x = temperatuur in °C en y = verkochte ijsjes. Bereken de determinatiecoëfficiënt r² van de kleinstekwadratenlijn.
n = 6
r² =
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. Voorspel ŷ voor x = 26.
n = 6x = 26
ŷ =
9.ChikwadraattoetsenGemiddeld
De kruistabel toont waargenomen aantallen. Bereken de chikwadraatgrootheid χ² voor de toets op onafhankelijkheid tussen de rij- en kolomvariabele. Gebruik geen continuïteitscorrectie.
N = 1402 × 2
χ² =
10.ChikwadraattoetsenMoeilijk
Een chikwadraat-aanpassingstoets controleert of aantallen in 5 categorieën een Poissonverdeling volgen waarvan het gemiddelde uit dezelfde data is geschat. Zoek met de tabel de kritieke waarde χ²crit bij significantieniveau α = 0,01.
α = 0,01
χ²crit =
3Oplossingen
1.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,9192
Sommen en verschillen van normale variabelen: als X en Y onafhankelijk en normaal verdeeld zijn, zijn X + Y en X − Y ook normaal verdeeld. Gemiddelden tellen op of worden afgetrokken: E(X ± Y) = μX ± μY. Varianties tellen altijd op, ook bij een verschil: Var(X ± Y) = σX² + σY², dus σ = √(σX² + σY²). Standaardafwijkingen tellen nooit rechtstreeks op. Het totaal van n onafhankelijke items met dezelfde verdeling heeft gemiddelde n·μ en standaardafwijking σ·√n. Standaardiseer daarna zoals gewoonlijk: z = (x − gemiddelde)/σ en lees Φ(z) af.
Verdeling van de som
μ = 200 mm, σ = √(0,3² + 0,4²) = 0,5 mm
Standaardiseren
z = (199,3 − 200)/0,5 = −1,4
Rechterstaart
P = 1 − Φ(−1,4) = 1 − 0,08076 = 0,9192
Antwoord
P = 0,9192
2.Normale verdeling
Antwoord: x = 551,3 h
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 voor het percentiel
Φ(z) = 0,9 → z = 1,282
Terug naar x
x = 500 + 1,282·40 = 551,26 h
Antwoord
x = 551,26 h
3.Betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: bovengrens = −5,11 mmHg
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.
Kritieke waarde
df = 12, t = 1,782
Foutmarge
E = 1,782·1,8/√13 = 0,8896
Interval
−6 ± 0,8896 → [−6,89, −5,11]
Antwoord
bovengrens = −5,11 mmHg
4.Betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: ondergrens = −7,833 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 = (10·9² + 4·2²)/14 = 59
sp = 7,681
Foutmarge
E = 2,977·7,681·√(1/11 + 1/5) = 12,33
Interval
4,5 ± 12,33 → [−7,833, 16,83]
Antwoord
ondergrens = −7,833 kg
5.Hypothesetoetsen & betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: p = 0,01321
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.
Toetsingsgrootheid
SE = σ/√n = 3/√36 = 0,5
z = (78,89 − 80)/0,5 = −2,22
Staartoppervlakte
Φ(2,22) = 0,9868
1 − Φ(2,22) = 0,0132
p-waarde
p = 0,01321
Antwoord
p = 0,01321
p ≤ 0,05, dus H₀ wordt verworpen op het 5%-niveau.
6.Hypothesetoetsen & betrouwbaarheidsintervallen
Antwoord: z = −1,053
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.
Steekproeffracties
p̂₁ = 66/120 = 0,55
p̂₂ = 50/80 = 0,625
p̂ = 116/200 = 0,58
Standaardfout onder H₀
SE = √(0,58·0,42·(1/120 + 1/80)) = 0,07124
Toetsingsgrootheid
z = (0,55 − 0,625)/0,07124 = −1,053
Antwoord
z = −1,053
|z| < 1.96, dus H₀ wordt niet verworpen op het 5%-niveau (tweezijdig).
7.Lineaire regressie en correlatie
Antwoord: r² = 0,9622
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 = 114/6 = 19
ȳ = 502/6 = 83,67
Kwadraten- en productsommen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 312
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1445
Determinatiecoëfficiënt
r² = 312²/(70·1445) = 0,9622
Antwoord
r² = 0,9622
Ongeveer 96,22% van de variatie in y wordt door de lijn verklaard.
8.Lineaire regressie en correlatie
Antwoord: ŷ = 67,16
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 = 132/6 = 22
ȳ = 321/6 = 53,5
Kwadraten- en productsommen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 239
Regressielijn
b = 239/70 = 3,414
a = 53,5 − 3,414·22 = −21,61
ŷ = −21,61 + 3,414·x
Voorspelling
ŷ = −21,61 + 3,414·26 = 67,16
Antwoord
ŷ = 67,16
9.Chikwadraattoetsen
Antwoord: χ² = 2,222
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.
df = 1. Bij α = 0,05 is de kritieke waarde 3,841, dus H₀ (onafhankelijkheid) wordt niet verworpen.
10.Chikwadraattoetsen
Antwoord: χ²crit = 11,35
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 = 5 − 1 − 1 = 3
Tabel
χ²crit(df = 3, α = 0,01) = 11,345
Antwoord
χ²crit = 11,345
Verwerp H₀ als de berekende χ² groter is dan deze waarde.