E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Критические значения (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Решение
отвергнуть H0, если χ² > χ²crit
2Тренировочные задачи
1.Нормальное распределениеСредняя
Перетащите z так, чтобы закрашенная площадь между −z и z под стандартной нормальной кривой была равна 0,8611. Найдите z с точностью до двух знаков.
A = 0,8611
z =
2.Нормальное распределениеСложная
Пусть сроки доставки распределены нормально со средним 32 min и стандартным отклонением 6 min. Найдите значение x, ниже которого лежат 95 % значений (95-й процентиль).
μ = 32σ = 6P = 95%
x = min
3.Доверительные интервалыСредняя
Сравнивается время работы аккумулятора двух моделей телефонов. Модель 1: 30 телефонов, среднее 45 h, известное стандартное отклонение 6 h. Модель 2: 80 телефонов, среднее 34 h, известное стандартное отклонение 8 h. Найдите нижнюю границу 95 % доверительного интервала для μ₁ − μ₂.
5.Проверка гипотез и доверительные интервалыСредняя
Сравниваются два метода обучения. Группа 1: 17 студентов, средний балл 116,5, стандартное отклонение 11. Группа 2: 9 студентов, средний балл 123,2, стандартное отклонение 6. Считайте дисперсии генеральных совокупностей равными и используйте двухвыборочный t-критерий с объединённой дисперсией. Найдите статистику критерия t для H₀: μ₁ = μ₂, принимая разность как x̄₁ − x̄₂ (группа 1 минус группа 2).
n₁ = 17x̄₁ = 116,5s₁ = 11n₂ = 9x̄₂ = 123,2s₂ = 6
t =
6.Проверка гипотез и доверительные интервалыСложная
В исследовании выздоравливают 12 из 80 пациентов, получавших лечение A, и 2 из 80 пациентов, получавших лечение B. Используя объединённую долю, найдите статистику критерия z для H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 12n₁ = 80x₂ = 2n₂ = 80
z =
7.Линейная регрессия и корреляцияСредняя
В таблице даны 5 пар наблюдений x = нагрузка в kN и y = удлинение в mm. Найдите коэффициент корреляции Пирсона r.
n = 5
r =
8.Линейная регрессия и корреляцияСложная
В таблице даны 6 пар наблюдений x = часов подготовки и y = балл за экзамен. Используйте прямую наименьших квадратов ŷ = a + b·x. Получено новое наблюдение (3,5, 55). Найдите его остаток e = y − ŷ.
n = 6(3,5, 55)
e =
9.Критерии хи-квадратСредняя
Таблица сопряжённости содержит наблюдаемые частоты. Для критерия независимости хи-квадрат найдите ожидаемую частоту E для клетки «село, низкий».
итог по строке = 77итог по столбцу = 61N = 148
E =
10.Критерии хи-квадратСложная
В таблице даны наблюдаемые частоты. Проверьте при α = 0,05, независимы ли две переменные (без поправки на непрерывность). Вычислите статистику критерия χ², затем сравните её с критическим значением из таблицы.
N = 2403 × 2α = 0,05
χ² =
3Растворы
1.Нормальное распределение
Ответ: z = 1,48
От площади обратно к z: Φ(z) — это площадь слева от z. Для площади левого хвоста A найдите в таблице z с Φ(z) = A. Площадь правого хвоста A означает Φ(z) = 1 − A. Центральная площадь A между −z и z оставляет (1 − A)/2 в каждом хвосте, поэтому Φ(z) = (1 + A)/2. Для значения x используйте x = μ + zσ.
Площадь слева от z
Φ(z) = (1 + 0,8611)/2 = 0,9306
Читайте таблицу z в обратную сторону
Найдите 0,9306 внутри таблицы и считайте z.
z = 1,48
Ответ
z = 1,48
2.Нормальное распределение
Ответ: x = 41,87 min
Нормальное распределение: переведите значение x в z-оценку z = (x − μ)/σ, которая показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего. Таблица z (или Φ(z)) даёт площадь слева от z, то есть P(X < x). Площадь справа равна 1 − Φ(z), а площадь между двумя значениями — разности их площадей слева.
z для процентиля
Φ(z) = 0,95 → z = 1,645
Обратно к x
x = 32 + 1,645·6 = 41,87 min
Ответ
x = 41,87 min
3.Доверительные интервалы
Ответ: нижняя граница = 8,228 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.
Точечная оценка
x̄₁ − x̄₂ = 45 − 34 = 11
Стандартная ошибка
SE = √(6²/30 + 8²/80) = 1,414
Предельная ошибка
E = 1,96·1,414 = 2,772
Интервал
11 ± 2,772 → [8,228, 13,77]
Ответ
нижняя граница = 8,228 h
Интервал не содержит 0, поэтому средние значимо различаются.
4.Доверительные интервалы
Ответ: E = 4,335 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.
Объединённое стандартное отклонение
sp² = (13·6,5² + 11·3,5²)/24 = 28,5
sp = 5,339
Предельная ошибка
E = 2,064·5,339·√(1/14 + 1/12) = 4,335
Ответ
E = 4,335 kg
5.Проверка гипотез и доверительные интервалы
Ответ: t = −1,688
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.
Объединённая дисперсия
sp² = (16·11² + 8·6²)/24 = 92,67
sp = 9,626
Стандартная ошибка
SE = 9,626·√(1/17 + 1/9) = 3,968
Статистика критерия
t = (116,5 − 123,2)/3,968 = −1,688
Ответ
t = −1,688
При df = 24 двустороннее критическое значение на уровне 5 % равно 2,064; |t| меньше, поэтому H₀ не отвергается.
6.Проверка гипотез и доверительные интервалы
Ответ: z = 2,798
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.
Выборочные доли
p̂₁ = 12/80 = 0,15
p̂₂ = 2/80 = 0,025
p̂ = 14/160 = 0,0875
Стандартная ошибка при H₀
SE = √(0,0875·0,9125·(1/80 + 1/80)) = 0,04468
Статистика критерия
z = (0,15 − 0,025)/0,04468 = 2,798
Ответ
z = 2,798
|z| > 1,96, поэтому H₀ отвергается на уровне 5 % (двусторонний критерий).
7.Линейная регрессия и корреляция
Ответ: r = 0,9915
Метод наименьших квадратов: при средних x̄ и ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² и Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) прямая ŷ = a + b·x имеет угловой коэффициент b = Sxy/Sxx и свободный член a = ȳ − b·x̄, поэтому она всегда проходит через (x̄, ȳ). Коэффициент корреляции Пирсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежит между −1 и 1; r² — доля вариации y, объяснённая прямой.
Средние
x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 70/5 = 14
Суммы квадратов и произведений
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 90
Syy = Σ(y − ȳ)² = 206
Коэффициент корреляции
r = 90/√(40·206) = 0,9915
Ответ
r = 0,9915
8.Линейная регрессия и корреляция
Ответ: e = 2,767
Метод наименьших квадратов: при средних x̄ и ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² и Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) прямая ŷ = a + b·x имеет угловой коэффициент b = Sxy/Sxx и свободный член a = ȳ − b·x̄, поэтому она всегда проходит через (x̄, ȳ). Коэффициент корреляции Пирсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежит между −1 и 1; r² — доля вариации y, объяснённая прямой.
Средние
x̄ = 27/6 = 4,5
ȳ = 341/6 = 56,83
Суммы квадратов и произведений
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 80,5
Линия регрессии
b = 80,5/17,5 = 4,6
a = 56,83 − 4,6·4,5 = 36,13
ŷ = 36,13 + 4,6·x
Прогнозируемое значение
ŷ = 36,13 + 4,6·3,5 = 52,23
Остаток
e = 55 − 52,23 = 2,767
Ответ
e = 2,767
Точка лежит выше прямой.
9.Критерии хи-квадрат
Ответ: E = 31,74
Критерии хи-квадрат: сравнивают наблюдаемые частоты O с частотами E, ожидаемыми при H₀, по формуле χ² = Σ(O − E)²/E. Согласие с распределением: E = n·p для каждой категории, df = k − 1 (и ещё минус один за каждый параметр, оцениваемый по данным). Независимость в таблице r × c: E = итог по строке × итог по столбцу / общий итог, df = (r − 1)(c − 1). Отвергайте H₀, когда χ² превышает критическое значение для выбранного α.
Ожидаемая частота
E = 77·61/148 = 31,74
Ответ
E = 31,74
10.Критерии хи-квадрат
Ответ: χ² = 47,6
Критерии хи-квадрат: сравнивают наблюдаемые частоты O с частотами E, ожидаемыми при H₀, по формуле χ² = Σ(O − E)²/E. Согласие с распределением: E = n·p для каждой категории, df = k − 1 (и ещё минус один за каждый параметр, оцениваемый по данным). Независимость в таблице r × c: E = итог по строке × итог по столбцу / общий итог, df = (r − 1)(c − 1). Отвергайте H₀, когда χ² превышает критическое значение для выбранного α.