สถิติเบื้องต้น: ชุดสรุปเร่งรัด

สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำที่สำคัญของทุกหัวข้อ และโจทย์ฝึก 12 ข้อ พร้อมเฉลยละเอียดไว้ท้ายเล่ม

โจทย์ใหม่กลับไปที่รายวิชา

ในหน้าต่างพิมพ์ ให้เลือก “บันทึกเป็น PDF” เพื่อเก็บสำเนาไว้ในอุปกรณ์ของคุณ

1สูตรและวิธีทำ

สถิติเชิงพรรณนา

ค่าเฉลี่ย: x̄ = Σx/n
ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานตัวอย่าง: s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
มัธยฐาน: ค่ากลางของข้อมูลที่เรียงลำดับแล้ว
คะแนนมาตรฐาน z: z = (x − μ)/σ
การแจกแจงปกติ: 68% อยู่ภายใน ±1σ, 95% อยู่ภายใน ±2σ

ความน่าจะเป็น

ส่วนเติมเต็ม: P(not A) = 1 − P(A)
กฎการบวก: P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
เหตุการณ์อิสระ: P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
ความน่าจะเป็นแบบมีเงื่อนไข: P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
ทวินาม: P(X = k) = C(n,k)·p^k(1 − p)^n−k

การแจกแจงปกติ

คะแนนมาตรฐาน z: z = (x − μ)/σ
ต่ำกว่า x: P(X < x) = Φ(z)
สูงกว่า x: P(X > x) = 1 − Φ(z)
ระหว่าง: Φ(z₂) − Φ(z₁)
เปอร์เซ็นไทล์: x = μ + z·σ

วิธีการ

แปลงค่าเป็นคะแนนมาตรฐาน z: z = (x − μ)/σ
ดูค่า Φ(z) ซึ่งเป็นพื้นที่ทางซ้ายของ z
สำหรับพื้นที่ทางขวาใช้ 1 − Φ(z) สำหรับช่วงให้ลบพื้นที่ทางซ้ายสองค่า
สำหรับเปอร์เซ็นไทล์ ให้ทำย้อนกลับ: หา z จากพื้นที่ แล้ว x = μ + z·σ

ช่วงความเชื่อมั่น

ทราบ σ: x̄ ± z·σ/√n
ไม่ทราบ σ: x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
ค่าวิกฤต z: 90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
ขนาดตัวอย่าง: n = (z·σ/E)², rounded up

วิธีการ

ตัดสินใจระหว่าง z (ทราบ σ ของประชากร) กับ t (มีเพียง s ของตัวอย่าง โดยองศาเสรี n − 1)
หาค่าวิกฤตสำหรับระดับความเชื่อมั่น
ค่าความคลาดเคลื่อน: E = ค่าวิกฤต × ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน/√n
ช่วง: x̄ ± E

การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

การทดสอบ z สำหรับค่าเฉลี่ย: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)
การทดสอบ t สำหรับค่าเฉลี่ย: t = (x̄ − μ₀)/(s/√n), df = n − 1
สองทางที่ระดับ 5%: ปฏิเสธ H₀ ถ้า |z| > 1.96
ช่วงความเชื่อมั่น: x̄ ± z·σ/√n

วิธีการ

ระบุ H₀ และ H₁ และตัดสินว่าการทดสอบเป็นทางเดียวหรือสองทาง
คำนวณตัวสถิติทดสอบ: (x̄ − μ₀)/(σ/√n) หรือใช้ s และ t
เปรียบเทียบกับค่าวิกฤต หรือหาค่า p
ปฏิเสธ H₀ ถ้าตัวสถิติเลยค่าวิกฤต (p ต่ำกว่า α) และระบุข้อสรุปเป็นคำพูด

การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

ผลรวมกำลังสอง: S_xx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, S_xy = Σxy − ΣxΣy/n
ความชัน: b = S_xy/S_xx
ระยะตัดแกน: a = ȳ − b·x̄
สหสัมพันธ์: r = S_xy/√(S_xxS_yy)
ส่วนตกค้าง: e = y − ŷ

2โจทย์ฝึก

1.สถิติเชิงพรรณนาปานกลาง

หาส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานตัวอย่าง s ของข้อมูล: 48, 39, 25, 41, 43, 12

n = 6

s =

2.สถิติเชิงพรรณนายาก

คะแนนสอบมีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 70 และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 20 หาคะแนนมาตรฐาน z z ของคะแนน 110

μ = 70σ = 20x = 110

z =

3.ความน่าจะเป็นปานกลาง

เลือกคณะกรรมการ 2 คนจากกลุ่ม 8 คนได้กี่วิธี N ลำดับไม่สำคัญ

n = 8k = 2

N =

4.ความน่าจะเป็นยาก

X มีการแจกแจงดังที่แสดง และ Y = 10X + 4 จงหาส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ_Y ของ Y

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.35, 0.3Y = 10X + 4

σ_Y =

5.การแจกแจงปกติปานกลาง

ลาก z ให้พื้นที่แรเงาใต้เส้นโค้งปกติมาตรฐานทางขวาของ z เป็น 0.7454 หา z เป็นทศนิยมสองตำแหน่ง

A = 0.7454

z =

6.การแจกแจงปกติยาก

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่มีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 500 h และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 40 h หาค่า x ที่ต่ำกว่าค่านั้นมี 95% (เปอร์เซ็นไทล์ที่ 95)

μ = 500σ = 40P = 95%

x = h

7.ช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

เปรียบเทียบอายุแบตเตอรี่ของโทรศัพท์สองรุ่น รุ่นที่ 1: 60 เครื่อง ค่าเฉลี่ย 127.5 h ทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 13 h รุ่นที่ 2: 50 เครื่อง ค่าเฉลี่ย 115 h ทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 h จงหาขีดจำกัดบนของช่วงความเชื่อมั่น 90% สำหรับ μ₁ − μ₂

n₁ = 60x̄₁ = 127.5 hσ₁ = 13 hn₂ = 50x̄₂ = 115 hσ₂ = 5 h90%

ขีดจำกัดบน = h

8.ช่วงความเชื่อมั่นยาก

ทดสอบปุ๋ยสองชนิด กลุ่มแปลงที่ 1: 5 แปลง ผลผลิตเฉลี่ย 31 kg ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 10 kg กลุ่มแปลงที่ 2: 16 แปลง ค่าเฉลี่ย 37 kg ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 8.5 kg สมมติความแปรปรวนเท่ากัน (t รวม, df = n₁ + n₂ − 2) จงหาขีดจำกัดบนของช่วงความเชื่อมั่น 90% สำหรับ μ₁ − μ₂

n₁ = 5x̄₁ = 31s₁ = 10n₂ = 16x̄₂ = 37s₂ = 8.590%t(19) = 1.729

ขีดจำกัดบน = kg

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

เปรียบเทียบวิธีสอนสองวิธี กลุ่มที่ 1: นักเรียน 7 คน คะแนนเฉลี่ย 119.5 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 กลุ่มที่ 2: นักเรียน 10 คน คะแนนเฉลี่ย 131.2 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 9 สมมติความแปรปรวนประชากรเท่ากันและใช้การทดสอบ t สองตัวอย่างแบบรวมความแปรปรวน จงหาค่าสถิติทดสอบ t สำหรับ H₀: μ₁ = μ₂ โดยให้ผลต่างเป็น x̄₁ − x̄₂ (กลุ่มที่ 1 ลบกลุ่มที่ 2)

n₁ = 7x̄₁ = 119.5s₁ = 5n₂ = 10x̄₂ = 131.2s₂ = 9

t =

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นยาก

การทดสอบ z ด้านเดียวของ H₀: μ = 200 เทียบกับ H₁: μ > 200 ทำที่ α = 0.10 ด้วยตัวอย่าง 36 ทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเป็น 18 ในความเป็นจริงค่าเฉลี่ยคือ 206 จงหาความน่าจะเป็นของความคลาดเคลื่อนประเภทที่ II β เป็นเปอร์เซ็นต์

μ₀ = 200μ = 206σ = 18n = 36α = 0.10

β = %

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ปานกลาง

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 6 ค่า ของ x = ค่าโฆษณาเป็น k€ และ y = ยอดขายเป็น k€ กำหนดผลรวมมาให้ จงหาสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สัน r จากผลรวมเหล่านี้

n = 6Σx = 36Σy = 252Σx² = 286Σy² = 10870Σxy = 1650

r =

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ยาก

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 5 ค่า ของ x = น้ำหนักบรรทุกใน kN และ y = ระยะยืดใน mm ใช้เส้นตรงกำลังสองน้อยที่สุด ŷ = a + b·x มีข้อมูลสังเกตใหม่ (5, 27) จงหาส่วนตกค้าง e = y − ŷ

n = 5(5, 27)

e =

3สารละลาย

1.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: s = 13.52

สถิติเชิงพรรณนา: ค่าเฉลี่ยคือผลรวมหารด้วย n มัธยฐานคือค่ากลางของข้อมูลที่เรียงลำดับแล้ว (ค่าเฉลี่ยของสองค่ากลางเมื่อ n เป็นจำนวนคู่) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานตัวอย่างคือ s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)) คะแนนมาตรฐาน z = (x − μ)/σ บอกว่าค่าหนึ่งอยู่ห่างจากค่าเฉลี่ยกี่เท่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 208/6 = 34.67

กำลังสองของความเบี่ยงเบน

Σ(x − x̄)² = 13.33² + 4.333² + (−9.667)² + 6.333² + 8.333² + (−22.67)² = 913.3

ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

s = √(913.3/5) = 13.52

คำตอบ

s = 13.52

2.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: z = 2

ทำให้เป็นมาตรฐาน

z = (110 − 70)/20 = 2

คำตอบ

z = 2

3.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: N = 28

ความน่าจะเป็น: เมื่อผลลัพธ์มีโอกาสเกิดเท่ากัน P(A) = กรณีที่สนใจ/กรณีทั้งหมด สำหรับเหตุการณ์อิสระให้คูณกัน: P(A และ B) = P(A)·P(B) ส่วนเติมเต็มมักช่วยได้: P(อย่างน้อยหนึ่งครั้ง) = 1 − P(ไม่มีเลย) ทวินาม: ในการทดลองอิสระ n ครั้งที่ความน่าจะเป็นสำเร็จ p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ

การจัดหมู่

C(8, 2) = (8·7)/(2·1) = 28

คำตอบ

N = 28

4.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: σ_Y = 8.047

ตัวแปรสุ่มไม่ต่อเนื่อง: การแจกแจงความน่าจะเป็นแสดงรายการทุกค่า x ที่ตัวแปรเป็นได้พร้อมความน่าจะเป็น p(x) ความน่าจะเป็นอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 และรวมกันได้ 1 ค่าคาดหมาย (ค่าเฉลี่ย) คือ E(X) = Σx·p(x) ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยในระยะยาว ความแปรปรวนคือ Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ² และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ = √Var(X) สำหรับการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้น Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) และ σ_Y = |a|·σ_X การบวกค่าคงที่ไม่เปลี่ยนการกระจาย

การกระจายของ X

μ = 0.95, Var(X) = 0.6475, σ_X = 0.8047

การเปลี่ยนแปลงเชิงเส้น

σ_Y = |10|·0.8047 = 8.047

คำตอบ

σ_Y = 8.047

ค่าเฉลี่ยเลื่อนจริง: E(Y) = 10·0.95 + 4 = 13.5

5.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: z = −0.66

จากพื้นที่กลับเป็น z: Φ(z) คือพื้นที่ทางซ้ายของ z สำหรับพื้นที่หางซ้าย A หา z ที่ Φ(z) = A ในตาราง พื้นที่หางขวา A หมายความว่า Φ(z) = 1 − A พื้นที่ตรงกลาง A ระหว่าง −z และ z เหลือ (1 − A)/2 ในแต่ละหาง ดังนั้น Φ(z) = (1 + A)/2 สำหรับค่า x ใช้ x = μ + zσ

พื้นที่ทางซ้ายของ z

Φ(z) = 1 − 0.7454 = 0.2546

อ่านตาราง z ย้อนกลับ

หา 0.2546 ในตารางและอ่านค่า z

z = −0.66

คำตอบ

z = −0.66

6.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: x = 565.8 h

การแจกแจงปกติ: แปลงค่า x เป็นคะแนนมาตรฐาน z คือ z = (x − μ)/σ ซึ่งนับจำนวนส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจากค่าเฉลี่ย ตาราง z (หรือ Φ(z)) ให้พื้นที่ทางซ้ายของ z ซึ่งคือ P(X < x) พื้นที่ทางขวาคือ 1 − Φ(z) และพื้นที่ระหว่างสองค่าคือผลต่างของพื้นที่ทั้งสอง

z สำหรับเปอร์เซ็นไทล์

Φ(z) = 0.95 → z = 1.645

กลับไปเป็น x

x = 500 + 1.645·40 = 565.8 h

คำตอบ

x = 565.8 h

7.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: ขีดจำกัดบน = 15.5 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.

ค่าประมาณแบบจุด

x̄₁ − x̄₂ = 127.5 − 115 = 12.5

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน

SE = √(13²/60 + 5²/50) = 1.821

ค่าความคลาดเคลื่อน

E = 1.645·1.821 = 2.996

ช่วง

12.5 ± 2.996 → [9.504, 15.5]

คำตอบ

ขีดจำกัดบน = 15.5 h

ช่วงไม่มี 0 อยู่ภายใน ดังนั้นค่าเฉลี่ยต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

8.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: ขีดจำกัดบน = 1.828 kg

ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานรวม

s_p² = (4·10² + 15·8.5²)/19 = 78.09

s_p = 8.837

ค่าความคลาดเคลื่อน

E = 1.729·8.837·√(1/5 + 1/16) = 7.828

ช่วง

−6 ± 7.828 → [−13.83, 1.828]

คำตอบ

ขีดจำกัดบน = 1.828 kg

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: t = −3.101

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.

ความแปรปรวนรวม

s_p² = (6·5² + 9·9²)/15 = 58.6

s_p = 7.655

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน

SE = 7.655·√(1/7 + 1/10) = 3.772

ตัวสถิติทดสอบ

t = (119.5 − 131.2)/3.772 = −3.101

คำตอบ

t = −3.101

เมื่อ df = 15 ค่าวิกฤตสองด้านที่ 5% คือ 2.131 |t| มากกว่า จึงปฏิเสธ H₀

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: β = 23.64 %

กำลังของการทดสอบ: กำลัง = 1 − β คือความน่าจะเป็นที่จะปฏิเสธ H₀ เมื่อ H₀ ผิด ให้หาค่าตัดแบ่ง x̄c จาก μ₀ และ z_α แล้วคำนวณความน่าจะเป็นที่ตกเลย x̄c โดยใช้ค่าเฉลี่ยจริง: z = (x̄c − μ)/(σ/√n)

ค่าเฉลี่ยตัวอย่างวิกฤต

SE = 18/√36 = 3

x̄_c = 200 + 1.282·3 = 203.8

z ภายใต้ค่าเฉลี่ยจริง

z = (203.8 − 206)/3 = −0.718

ความคลาดเคลื่อนประเภทที่ II

กำลังของการทดสอบ = P(Z > −0.718) = 76.36%

β = 100% − 76.36% = 23.64%

คำตอบ

β = 23.64%

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: r = 0.9753

การถดถอยกำลังสองน้อยที่สุด: เมื่อ x̄ และ ȳ เป็นค่าเฉลี่ย Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² และ Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) เส้นตรง ŷ = a + b·x มีความชัน b = Sxy/Sxx และจุดตัดแกน a = ȳ − b·x̄ ดังนั้นจึงผ่านจุด (x̄, ȳ) เสมอ สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สัน r = Sxy/√(Sxx·Syy) มีค่าอยู่ระหว่าง −1 ถึง 1 ส่วน r² คือสัดส่วนของความผันแปรของ y ที่เส้นตรงอธิบายได้

ผลรวมที่ปรับกึ่งกลางแล้ว

S_xy = 1650 − 36·252/6 = 138

S_xx = 286 − 36²/6 = 70

S_yy = 10870 − 252²/6 = 286

สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์

r = 138/√(70·286) = 0.9753

คำตอบ

r = 0.9753

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: e = 5.1

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 30/5 = 6

ȳ = 128/5 = 25.6

ผลรวมของกำลังสองและผลคูณ

S_xx = Σ(x − x̄)² = 40

S_xy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 148

เส้นถดถอย

b = 148/40 = 3.7

a = 25.6 − 3.7·6 = 3.4

ŷ = 3.4 + 3.7·x

ค่าทำนาย

ŷ = 3.4 + 3.7·5 = 21.9

ส่วนตกค้าง

e = 27 − 21.9 = 5.1

คำตอบ

e = 5.1

จุดนี้อยู่เหนือเส้นตรง

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1