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: 59, 36, 53, 58, 17, 48

n = 6

s =

2.สถิติเชิงพรรณนายาก

คะแนนสอบมีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 100 และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 12 หาคะแนนมาตรฐาน z z ของคะแนน 124

μ = 100σ = 12x = 124

z =

3.ความน่าจะเป็นปานกลาง

สำหรับการแจกแจงที่แสดง จงหาความแปรปรวน Var(X) ของ X

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.1, 0.35, 0.2, 0.35

Var(X) =

4.ความน่าจะเป็นยาก

X มีการแจกแจงดังที่แสดง และ Y = 5X + 5 จงหาส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ_Y ของ Y

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.05, 0.25, 0.2, 0.3, 0.2Y = 5X + 5

σ_Y =

5.การแจกแจงปกติปานกลาง

ลาก z ให้พื้นที่แรเงาระหว่าง −z และ z ใต้เส้นโค้งปกติมาตรฐานเป็น 0.2737 หา z เป็นทศนิยมสองตำแหน่ง

A = 0.2737

z =

6.การแจกแจงปกติยาก

ส่วนสูงของผู้ชายวัยผู้ใหญ่ แจกแจงปกติที่มีค่าเฉลี่ย 178 cm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 7 cm ลากค่าตัดให้ส่วนบน 95% ที่แรเงาอยู่ทางขวา หาค่าตัด x

μ = 178 cmσ = 7 cm95%

x = cm

7.ช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

ตัวอย่าง 11 ชิ้นมีค่าเฉลี่ย 51.5 และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน s = 8.5 ประชากรมีการแจกแจงใกล้เคียงปกติ หาขีดจำกัดบนของช่วงความเชื่อมั่น 99% สำหรับค่าเฉลี่ย

n = 11x̄ = 51.5s = 8.599%t(10) = 3.169

ขีดจำกัดบน =

8.ช่วงความเชื่อมั่นยาก

การศึกษานำร่องชี้ว่าสินค้าประมาณ 0.8 บกพร่อง ต้องตรวจสอบสินค้ากี่ชิ้น n เพื่อให้ช่วงความเชื่อมั่น 95% สำหรับสัดส่วนมีค่าคลาดเคลื่อนที่ยอมให้ไม่เกิน 0.02

p ≈ 0.8E = 0.0295%

n =

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

สายการผลิตสองสายผลิตชิ้นส่วนเดียวกัน สายที่ 1: ตัวอย่าง 100 ชิ้นมีความยาวเฉลี่ย 51 mm และทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของสายคือ 3 mm สายที่ 2: ตัวอย่าง 60 ชิ้นมีค่าเฉลี่ย 53.9 mm ทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 8 mm จงหาค่าสถิติทดสอบ z สำหรับ H₀: μ₁ = μ₂ โดยให้ผลต่างเป็น x̄₁ − x̄₂ (สายที่ 1 ลบสายที่ 2)

n₁ = 100x̄₁ = 51 mmσ₁ = 3 mmn₂ = 60x̄₂ = 53.9 mmσ₂ = 8 mm

z =

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นยาก

ในการทดลองหนึ่ง ผู้ป่วยที่ได้รับการรักษา A หายป่วย 18 จาก 120 คน และผู้ป่วยที่ได้รับการรักษา B หายป่วย 30 จาก 100 คน จงใช้สัดส่วนรวมหาค่าสถิติทดสอบ z สำหรับ H₀: p₁ = p₂

x₁ = 18n₁ = 120x₂ = 30n₂ = 100

z =

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ปานกลาง

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 5 ค่า ของ x = อายุรถเป็นปี และ y = ราคาเป็น k€ กำหนดผลรวมมาให้ จงหาสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สัน r จากผลรวมเหล่านี้

n = 5Σx = 15Σy = 96Σx² = 55Σy² = 1908Σxy = 263

r =

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ยาก

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 5 ค่า ของ x = อุณหภูมิใน °C และ y = ไอศกรีมที่ขายได้ ใช้เส้นตรงกำลังสองน้อยที่สุด ŷ = a + b·x เส้นตรงทำนายว่า ŷ = 96 ที่ค่า x ใด

n = 5ŷ = 96

x =

3สารละลาย

1.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: s = 16.14

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

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 271/6 = 45.17

กำลังสองของความเบี่ยงเบน

Σ(x − x̄)² = 13.83² + (−9.167)² + 7.833² + 12.83² + (−28.17)² + 2.833² = 1303

ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

s = √(1303/5) = 16.14

คำตอบ

s = 16.14

2.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: z = 2

ทำให้เป็นมาตรฐาน

z = (124 − 100)/12 = 2

คำตอบ

z = 2

3.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: Var(X) = 4.24

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

ค่าเฉลี่ย

μ = 0·0.1 + 2·0.35 + 4·0.2 + 6·0.35 = 3.6

ค่าเฉลี่ยของกำลังสอง

E(X²) = 0·0.1 + 4·0.35 + 16·0.2 + 36·0.35 = 17.2

ความแปรปรวน

Var(X) = 17.2 − 3.6² = 4.24

คำตอบ

Var(X) = 4.24

4.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: σ_Y = 5.974

การกระจายของ X

μ = 2.35, Var(X) = 1.428, σ_X = 1.195

การเปลี่ยนแปลงเชิงเส้น

σ_Y = |5|·1.195 = 5.974

คำตอบ

σ_Y = 5.974

ค่าเฉลี่ยเลื่อนจริง: E(Y) = 5·2.35 + 5 = 16.75

5.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: z = 0.35

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 + 0.2737)/2 = 0.6368

อ่านตาราง z ย้อนกลับ

หา 0.6368 ในตารางและอ่านค่า z

z = 0.35

คำตอบ

z = 0.35

6.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: x = 166.5 cm

พื้นที่ทางซ้าย

Φ(z) = 0.05

z จากตาราง

z ≈ −1.64

กลับเป็นหน่วยเดิม

x = 178 − 1.64·7 = 166.5 cm

คำตอบ

x = 166.5 cm

7.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: ขีดจำกัดบน = 59.62

ช่วงความเชื่อมั่นของค่าเฉลี่ย: x̄ ± ค่าความคลาดเคลื่อน เมื่อทราบ σ ของประชากร ค่าความคลาดเคลื่อนคือ z·σ/√n เมื่อมีเพียงส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานตัวอย่าง s ให้ใช้ t ที่องศาเสรี n − 1: t·s/√n ค่าวิกฤต: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%) เพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อน E หรือน้อยกว่า ต้องมี n ≥ (z·σ/E)² ปัดขึ้น

ค่าวิกฤต

df = n − 1 = 10, t = 3.169

ค่าความคลาดเคลื่อน

E = 3.169·8.5/√11 = 8.122

ช่วง

51.5 ± 8.122 → [43.38, 59.62]

คำตอบ

ขีดจำกัดบน = 59.62

8.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: n = 1537

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

แก้หา n

n = 1.96²·0.8·0.2/0.02² = 1537

ปัดขึ้น

n = 1537

คำตอบ

n = 1537

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: z = −2.696

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.

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของผลต่าง

SE = √(3²/100 + 8²/60) = √1.157 = 1.075

ตัวสถิติทดสอบ

z = (51 − 53.9)/1.075 = −2.696

คำตอบ

z = −2.696

|z| > 1.96 ดังนั้นปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5% (สองด้าน)

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: z = −2.682

สัดส่วนจากตัวอย่าง

p̂₁ = 18/120 = 0.15

p̂₂ = 30/100 = 0.3

p̂ = 48/220 = 0.2182

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานภายใต้ H₀

SE = √(0.2182·0.7818·(1/120 + 1/100)) = 0.05592

ตัวสถิติทดสอบ

z = (0.15 − 0.3)/0.05592 = −2.682

คำตอบ

z = −2.682

|z| > 1.96 ดังนั้นปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5% (สองด้าน)

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: r = −0.9821

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 = 263 − 15·96/5 = −25

S_xx = 55 − 15²/5 = 10

S_yy = 1908 − 96²/5 = 64.8

สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์

r = −25/√(10·64.8) = −0.9821

คำตอบ

r = −0.9821

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: x = 19.1

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 110/5 = 22

ȳ = 551/5 = 110.2

ผลรวมของกำลังสองและผลคูณ

S_xx = Σ(x − x̄)² = 40

S_xy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 196

เส้นถดถอย

b = 196/40 = 4.9

a = 110.2 − 4.9·22 = 2.4

ŷ = 2.4 + 4.9·x

แก้หา x

x = (96 − 2.4)/4.9 = 19.1

คำตอบ

x = 19.1

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1