Chikwadraattoetsen: oefenopgaven met stapsgewijze oplossingen

Ook wel: chikwadraattoets · χ²-toets · chi-kwadraat

Gratis oefenopgaven over Chikwadraattoetsen met schema’s, hints en volledig uitgewerkte oplossingen. Elke keer nieuwe waarden, op drie niveaus: aanpassingstoets, toets op onafhankelijkheid, beslissen met de kritieke waarde.

Gratis oefenopgaveMakkelijk
kleurroodoranjegeelgroenblauwwaargenomen6129442145geclaimd30%20%20%15%15%

Een snoepfabrikant claimt de kleurverhoudingen in de tabel. Een aselecte steekproef van 200 snoepjes geeft de waargenomen aantallen. Bereken de toetsingsgrootheid χ² van de chikwadraat-aanpassingstoets voor H₀: de geclaimde verhoudingen kloppen.

n = 200k = 5
Oefen Chikwadraattoetsen gratisOefen nu ChikwadraattoetsenElke dag 5 gratis opgaven. Geen creditcard nodig.

Wat je oefent

  1. Makkelijkaanpassingstoets
  2. Gemiddeldtoets op onafhankelijkheid
  3. Moeilijkbeslissen met de kritieke waarde

Belangrijke formules

Toetsingsgrootheid
χ² = Σ(O − E)²/E
Aanpassingstoets
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Onafhankelijkheid
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

Leer Chikwadraattoetsen vanaf nul

Hiervoor: Hypothesetoetsen & betrouwbaarheidsintervallen

1Wat een chikwadraattoets doet

Een chikwadraattoets (χ²) vergelijkt aantallen. Ze vraagt of de aantallen die je waarneemt meer dan door toeval afwijken van de aantallen die je verwacht.

Voorbeeld: je gooit 60 keer met een dobbelsteen. Als die eerlijk is, moet elk ooggetal ongeveer 60 · 1/6 = 10 keer voorkomen. Dat zijn de verwachte aantallen E.

Je neemt 8, 12, 9, 11, 6 en 14 waar. Dat zijn de waargenomen aantallen O. Ze zijn nooit precies 10, ook niet bij een eerlijke dobbelsteen. De vraag is of ze te ver afwijken.

Zoals bij elke hypothesetoets zegt H₀ dat er niets bijzonders aan de hand is: de dobbelsteen is eerlijk, of twee variabelen zijn onafhankelijk.

Zelftoets Een dobbelsteen wordt 120 keer gegooid om te toetsen of hij eerlijk is. Hoe groot is het verwachte aantal voor elk ooggetal?
  1. 1/6
  2. 120
  3. 20
  4. 6

Antwoord: 20. E = n · p = 120 · 1/6 = 20. De kans 1/6 is geen aantal; je moet haar vermenigvuldigen met het aantal worpen.

2De toetsingsgrootheid

Neem voor elke categorie het verschil O − E, kwadrateer het en deel door E. Tel daarna alles over alle categorieën op:

χ² = Σ (O − E)² / E

Kwadrateren maakt elke term positief. Delen door E zorgt dat een verschil van 4 zwaarder telt als er maar 10 werden verwacht dan als er 1000 werden verwacht.

Voor de dobbelsteen: (8 − 10)²/10 + (12 − 10)²/10 + … + (14 − 10)²/10 = (4 + 4 + 1 + 1 + 16 + 16)/10 = 4,2.

De vrijheidsgraden voor deze aanpassingstoets zijn df = k − 1, waarbij k het aantal categorieën is. Zes oogaantallen geven df = 5.

Een grote χ² betekent dat de gegevens slecht bij H₀ passen. Verwerp H₀ als χ² groter is dan de kritieke waarde uit de tabel. Bij α = 0,05:

  • df 1: 3,841, df 2: 5,991, df 3: 7,815
  • df 4: 9,488, df 5: 11,070, df 6: 12,592

Voor de dobbelsteen is 4,2 lager dan 11,070, dus er is geen bewijs dat hij oneerlijk is.

Zelftoets Eén categorie heeft O = 14 en E = 10. Wat voegt die toe aan χ²?
  1. 0,4
  2. 1,6
  3. 16
  4. 4

Antwoord: 1,6. (14 − 10)²/10 = 16/10 = 1,6. Als je vergeet te kwadrateren, krijg je 0,4, en als je vergeet door E te delen, krijg je 16.

3De onafhankelijkheidstoets

Een kruistabel telt gevallen naar twee variabelen tegelijk, zoals behandeling (rijen) en resultaat (kolommen). H₀: de twee variabelen zijn onafhankelijk.

Als ze onafhankelijk zijn, volgt het verwachte aantal in elke cel uit de totalen:

E = rijtotaal × kolomtotaal / eindtotaal

Daarna wordt χ² met dezelfde formule als eerder berekend, over elke cel van de tabel, zonder de totalen.

df = (r − 1)(c − 1)

Hier is r het aantal rijen en c het aantal kolommen, de totalen niet meegerekend. Een 2×2-tabel heeft df = 1.

Zelftoets In een tabel met een eindtotaal van 120 heeft een cel een rijtotaal van 40 en een kolomtotaal van 30. Wat is het verwachte aantal?
  1. 10
  2. 1200
  3. 3
  4. 70

Antwoord: 10. E = 40 · 30 / 120 = 1200/120 = 10. 1200 vergeet door het eindtotaal te delen.

4De methode stap voor stap

  1. Formuleer H₀: de beweerde verhoudingen kloppen (aanpassingstoets), of de variabelen zijn onafhankelijk.
  2. Bereken elk verwacht aantal: E = n · p, of rijtotaal × kolomtotaal / eindtotaal.
  3. Bereken voor elke cel (O − E)²/E. Tel ze allemaal op voor χ².
  4. Zoek df: k − 1 voor de aanpassingstoets, (r − 1)(c − 1) voor onafhankelijkheid.
  5. Zoek de kritieke waarde op voor die df bij α = 0,05.
  6. Verwerp H₀ als χ² groter is dan de kritieke waarde. Formuleer de conclusie in woorden.

Controle: de verwachte aantallen in elke rij en kolom tellen op tot dezelfde totalen als de waargenomen aantallen.

5Een uitgewerkt voorbeeld

Volg elke stap. Probeer de volgende stap te voorspellen voordat je hem opent.

Uitgewerkt voorbeeld

In een onderzoek krijgen 120 patiënten een nieuw geneesmiddel (rij A) en 100 een placebo (rij B). Kolom 1 telt de patiënten die verbeterden, kolom 2 degenen die niet verbeterden. Toets bij α = 0,05 of het resultaat onafhankelijk is van de behandeling.

1

Lees de tabel

12ΣABΣ56641205446100110110220

Rijtotalen: 120 en 100. Kolomtotalen: 110 en 110. Eindtotaal: 220.

2

Verwachte aantallen

EA1 = 120 · 110 / 220 = 60, EA2 = 60
EB1 = 100 · 110 / 220 = 50, EB2 = 50
12ΣABΣ56(60)64(60)12054(50)46(50)100110110220
3

De toetsingsgrootheid

χ² = (56 − 60)²/60 + (64 − 60)²/60 + (54 − 50)²/50 + (46 − 50)²/50
χ² = 0,267 + 0,267 + 0,32 + 0,32 = 1,173
4

Vrijheidsgraden en kritieke waarde

df = (2 − 1)(2 − 1) = 1, χ²crit = 3,841
5

Beslis

3,8415%1,17χ²

1,173 is kleiner dan 3,841, dus χ² ligt niet in het verwerpingsgebied. Verwerp H₀ niet.

Antwoord

χ² ≈ 1,17 < 3,841: geen significant bewijs dat de verbetering afhangt van de behandeling.

6Veelgemaakte fouten

  • Percentages of verhoudingen gebruiken in plaats van aantallen. χ² werkt alleen met aantallen.
  • Delen door O in plaats van door E.
  • De totalenrij of -kolom meenemen in de som.
  • De verkeerde df gebruiken: voor een tabel is het (r − 1)(c − 1), niet het aantal cellen min één.
  • H₀ verwerpen als χ² kleiner is dan de kritieke waarde. Alleen een grote χ² is bewijs tegen H₀.
Zelftoets Een onafhankelijkheidstoets gebruikt een tabel met 3 rijen en 4 kolommen (totalen niet meegerekend). Hoeveel vrijheidsgraden heeft die?
  1. 11
  2. 12
  3. 5
  4. 6

Antwoord: 6. df = (3 − 1)(4 − 1) = 2 · 3 = 6. 11 is het aantal cellen min één, wat de regel voor de aanpassingstoets is, per ongeluk op een tabel toegepast.

7Hoe tentamenvragen eruitzien

  • Makkelijk: aanpassingstoets. Aantallen ooggetallen of snoepkleuren tegenover beweerde verhoudingen; bereken χ².
  • Gemiddeld: de onafhankelijkheidstoets. Bereken de verwachte aantallen uit de totalen en dan χ², zonder continuïteitscorrectie.
  • Moeilijk: de beslissing met de kritieke waarde. Zoek df en de kritieke waarde χ²crit bij α = 0,05 in de tabel.

Een snelle controle: χ² is nooit negatief, en is alleen 0 als elk waargenomen aantal gelijk is aan het verwachte aantal.

Leer het stap voor stap in de appLeer het stap voor stap in de app

Uitgewerkte voorbeelden

Voorbeeld 1Makkelijk
zijde123456waargenomen534862505433

Een dobbelsteen wordt 300 keer gegooid om te toetsen of hij zuiver is. De aantallen per zijde staan hieronder. Bereken de toetsingsgrootheid χ² van de chikwadraat-aanpassingstoets voor H₀: elke zijde heeft kans 1/6.

n = 300k = 6

Gevraagd: χ²

Hints tonen
  1. Verwachte aantallen onder H₀: E = n·p voor elke categorie.
  2. E = 50, 50, 50, 50, 50, 50.
  3. Tel (O − E)²/E op over alle categorieën.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing

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.

Verwachte aantallen

E = 300·p = 50, 50, 50, 50, 50, 50

Chikwadraatgrootheid

χ² = (53 − 50)²/50 + (48 − 50)²/50 + (62 − 50)²/50 + (50 − 50)²/50 + (54 − 50)²/50 + (33 − 50)²/50
χ² = 9,24

Antwoord

χ² = 9,24

df = 5. Bij α = 0,05 is de kritieke waarde 11,070, dus H₀ wordt niet verworpen.

Voorbeeld 2Gemiddeld
hoestgeen hoestTotaalrokers334780niet-rokers3961100Totaal72108180

De kruistabel toont waargenomen aantallen. Bereken de chikwadraatgrootheid χ² voor de toets op onafhankelijkheid tussen de rij- en kolomvariabele. Gebruik geen continuïteitscorrectie.

N = 1802 × 2

Gevraagd: χ²

Hints tonen
  1. Verwacht aantal in elke cel: E = rijtotaal × kolomtotaal / totaal.
  2. E = 32, 48 | 40, 60.
  3. Tel (O − E)²/E op over alle 4 cellen.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing

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.

Verwachte aantallen

rokers: 80·72/180 = 32, 80·108/180 = 48
niet-rokers: 100·72/180 = 40, 100·108/180 = 60

Chikwadraatgrootheid

χ² = (33 − 32)²/32 + (47 − 48)²/48 + (39 − 40)²/40 + (61 − 60)²/60
χ² = 0,09375

Antwoord

χ² = 0,09375

df = 1. Bij α = 0,05 is de kritieke waarde 3,841, dus H₀ (onafhankelijkheid) wordt niet verworpen.

Voorbeeld 3Moeilijk

Er wordt een chikwadraattoets op onafhankelijkheid uitgevoerd op een kruistabel met 2 rijen en 6 kolommen (de totalen niet meegeteld). Hoeveel vrijheidsgraden df heeft de toets?

2 × 6

Gevraagd: df

Hints tonen
  1. Vrijheidsgraden tellen hoeveel cellen vrij kunnen variëren zodra de totalen (en eventuele geschatte parameters) vastliggen.
  2. Aanpassingstoets: k − 1, min één voor elke geschatte parameter.
  3. Onafhankelijkheid: (r − 1)(c − 1).
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing

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)·(6 − 1) = 5

Antwoord

df = 5

Vragen en antwoorden

Chikwadraattoetsen: wat is het?

Een chikwadraattoets (χ²) vergelijkt aantallen. Ze vraagt of de aantallen die je waarneemt meer dan door toeval afwijken van de aantallen die je verwacht.

Voorbeeld: je gooit 60 keer met een dobbelsteen. Als die eerlijk is, moet elk ooggetal ongeveer 60 · 1/6 = 10 keer voorkomen. Dat zijn de verwachte aantallen E.

Chikwadraattoetsen: hoe los je de opgaven stap voor stap op?

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.

Chikwadraattoetsen: wat zijn veelgemaakte fouten?
  • Deel elk gekwadrateerd verschil door het verwachte aantal E, niet door het waargenomen aantal O.
  • Deel elk gekwadrateerd verschil door zijn eigen verwachte aantal E voordat je optelt, niet het totaal door n.
  • Verwachte aantallen volgen uit de randtotalen, niet uit het gelijk verdelen van het totaal: E = rijtotaal × kolomtotaal / totaal.
Chikwadraattoetsen: wat oefen je?
  • Makkelijk: aanpassingstoets
  • Gemiddeld: toets op onafhankelijkheid
  • Moeilijk: beslissen met de kritieke waarde

Elke opgave heeft nieuwe waarden, zodat je de methode leert in plaats van een antwoord. Kom je vast te zitten? Open eerst een kleine hint en de volledige uitleg pas als je die nodig hebt.

Zo werkt het oefenen

  • Elke opgave heeft nieuwe waarden, zodat je de methode leert in plaats van een antwoord.
  • Kom je vast te zitten? Open eerst een kleine hint en de volledige uitleg pas als je die nodig hebt.
  • Je voortgang, fouten en bewaarde opgaven blijven bewaard, zodat je vóór het tentamen kunt herhalen.

Onderwerpen ervoor en erna

Eerst leren

Calculators

Vakken met dit onderwerp

Meer onderwerpen in Wiskunde & statistiek

Printbaar werkblad

Oefen Chikwadraattoetsen gratisOefen nu ChikwadraattoetsenElke dag 5 gratis opgaven. Geen creditcard nodig.