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: 13, 26, 30, 11, 33, 20, 11

n = 7

s =

2.สถิติเชิงพรรณนายาก

คะแนนสอบมีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 70 และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 หาคะแนนมาตรฐาน z z ของคะแนน 73

μ = 70σ = 5x = 73

z =

3.ความน่าจะเป็นปานกลาง

สำหรับการแจกแจงที่แสดง จงหาส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ ของ X

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.1, 0.2, 0.05, 0.35, 0.3

σ =

4.ความน่าจะเป็นยาก

X มีการแจกแจงดังที่แสดง และ Y = 0.5X − 3 จงหาส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ_Y ของ Y

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.3, 0.15, 0.3Y = 0.5X − 3

σ_Y =

5.การแจกแจงปกติปานกลาง

ส่วนสูงของผู้ชายวัยผู้ใหญ่มีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 178 cm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 7 cm สัดส่วนที่อยู่ระหว่าง 171 และ 188.85 cm เป็นเท่าใด ตอบ P เป็นทศนิยม

μ = 178σ = 7x₁ = 171x₂ = 188.85

P =

6.การแจกแจงปกติยาก

เส้นผ่านศูนย์กลางรู D มีการแจกแจงปกติที่มีค่าเฉลี่ย 25.03 mm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.02 mm เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา d เป็นอิสระและมีการแจกแจงปกติที่มีค่าเฉลี่ย 25 mm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.015 mm เพลาที่สุ่มเลือกสวมได้เมื่อ D − d > 0 จงหาความน่าจะเป็น P ที่มันสวมได้ ปัดเศษ z เป็นสองตำแหน่งทศนิยม

รู: μ = 25.03 mm, σ = 0.02 mmเพลา: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm

P =

7.ช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

ตัวอย่าง 9 ชิ้นมีค่าเฉลี่ย 21.5 และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน s = 9.5 ประชากรมีการแจกแจงใกล้เคียงปกติ หาขีดจำกัดล่างของช่วงความเชื่อมั่น 95% สำหรับค่าเฉลี่ย

n = 9x̄ = 21.5s = 9.595%t(8) = 2.306

ขีดจำกัดล่าง =

8.ช่วงความเชื่อมั่นยาก

ทดสอบปุ๋ยสองชนิด กลุ่มแปลงที่ 1: 21 แปลง ผลผลิตเฉลี่ย 65.5 kg ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 9 kg กลุ่มแปลงที่ 2: 5 แปลง ค่าเฉลี่ย 53.5 kg ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 7.5 kg สมมติความแปรปรวนเท่ากัน (t รวม, df = n₁ + n₂ − 2) จงหาขีดจำกัดล่างของช่วงความเชื่อมั่น 99% สำหรับ μ₁ − μ₂

n₁ = 21x̄₁ = 65.5s₁ = 9n₂ = 5x̄₂ = 53.5s₂ = 7.599%t(24) = 2.797

ขีดจำกัดล่าง = kg

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นปานกลาง

ค่าเฉลี่ยของประชากรถูกอ้างว่าเป็น 50 ทราบส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของประชากรเป็น 4 สุ่มตัวอย่าง 64 ค่า ได้ค่าเฉลี่ย 49.22 ทดสอบ H₀: μ = 50 เทียบกับ H₁: μ < 50 จงหาค่า p p

μ₀ = 50σ = 4n = 64x̄ = 49.22H₁: μ < μ₀

p =

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่นยาก

ในการทดลองหนึ่ง ผู้ป่วยที่ได้รับการรักษา A หายป่วย 113 จาก 250 คน และผู้ป่วยที่ได้รับการรักษา B หายป่วย 40 จาก 100 คน จงใช้สัดส่วนรวมหาค่าสถิติทดสอบ z สำหรับ H₀: p₁ = p₂

x₁ = 113n₁ = 250x₂ = 40n₂ = 100

z =

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ปานกลาง

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 5 ค่า ของ x = อุณหภูมิใน °C และ y = ไอศกรีมที่ขายได้ กำหนดผลรวมมาให้ จงหาสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สัน r จากผลรวมเหล่านี้

n = 5Σx = 95Σy = 338Σx² = 1845Σy² = 23454Σxy = 6576

r =

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์ยาก

ตารางให้ข้อมูลที่เป็นคู่ 6 ค่า ของ x = น้ำหนักบรรทุกใน kN และ y = ระยะยืดใน mm ใช้เส้นตรงกำลังสองน้อยที่สุด ŷ = a + b·x เส้นตรงทำนายว่า ŷ = 9 ที่ค่า x ใด

n = 6ŷ = 9

x =

3สารละลาย

1.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: s = 9.253

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

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 144/7 = 20.57

กำลังสองของความเบี่ยงเบน

Σ(x − x̄)² = (−7.571)² + 5.429² + 9.429² + (−9.571)² + 12.43² + (−0.5714)² + (−9.571)² = 513.7

ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

s = √(513.7/6) = 9.253

คำตอบ

s = 9.253

2.สถิติเชิงพรรณนา

คำตอบ: z = 0.6

ทำให้เป็นมาตรฐาน

z = (73 − 70)/5 = 0.6

คำตอบ

z = 0.6

3.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: σ = 1.359

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 + 1·0.2 + 2·0.05 + 3·0.35 + 4·0.3 = 2.55

ค่าเฉลี่ยของกำลังสอง

E(X²) = 0·0.1 + 1·0.2 + 4·0.05 + 9·0.35 + 16·0.3 = 8.35

ความแปรปรวน

Var(X) = 8.35 − 2.55² = 1.848

σ = √1.848 = 1.359

คำตอบ

σ = 1.359

4.ความน่าจะเป็น

คำตอบ: σ_Y = 0.5809

การกระจายของ X

μ = 2.5, Var(X) = 1.35, σ_X = 1.162

การเปลี่ยนแปลงเชิงเส้น

σ_Y = |0.5|·1.162 = 0.5809

คำตอบ

σ_Y = 0.5809

ค่าเฉลี่ยเลื่อนจริง: E(Y) = 0.5·2.5 − 3 = −1.75

5.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: P = 0.7808

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

คะแนนมาตรฐาน z

z₁ = (171 − 178)/7 = −1

z₂ = (188.85 − 178)/7 = 1.55

พื้นที่ระหว่างสองค่า

P = Φ(1.55) − Φ(−1) = 0.9394 − 0.1587 = 0.7808

คำตอบ

P = 0.7808

6.การแจกแจงปกติ

คำตอบ: P = 0.8849

ผลบวกและผลต่างของตัวแปรปกติ: ถ้า X และ Y เป็นอิสระต่อกันและมีการแจกแจงปกติ X + Y และ X − Y ก็มีการแจกแจงปกติเช่นกัน ค่าเฉลี่ยบวกหรือลบกัน: E(X ± Y) = μ_X ± μ_Y ความแปรปรวนบวกกันเสมอ แม้เป็นผลต่าง: Var(X ± Y) = σ_X² + σ_Y² ดังนั้น σ = √(σ_X² + σ_Y²) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานไม่บวกกันโดยตรง ผลรวมของ n รายการอิสระที่มีการแจกแจงเดียวกันมีค่าเฉลี่ย n·μ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ·√n จากนั้นทำให้เป็นมาตรฐานตามปกติ: z = (x − ค่าเฉลี่ย)/σ แล้วอ่าน Φ(z)

การแจกแจงของผลต่าง

μ = 25.03 − 25 = 0.03 mm, σ = 0.025 mm

ทำให้เป็นมาตรฐาน

z = (0 − 0.03)/0.025 = −1.2

ความน่าจะเป็น

P = 1 − Φ(−1.2) = 0.8849

คำตอบ

P = 0.8849

7.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: ขีดจำกัดล่าง = 14.2

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 = 8, t = 2.306

ค่าความคลาดเคลื่อน

E = 2.306·9.5/√9 = 7.302

ช่วง

21.5 ± 7.302 → [14.2, 28.8]

คำตอบ

ขีดจำกัดล่าง = 14.2

8.ช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: ขีดจำกัดล่าง = −0.2033 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.

ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานรวม

s_p² = (20·9² + 4·7.5²)/24 = 76.88

s_p = 8.768

ค่าความคลาดเคลื่อน

E = 2.797·8.768·√(1/21 + 1/5) = 12.2

ช่วง

12 ± 12.2 → [−0.2033, 24.2]

คำตอบ

ขีดจำกัดล่าง = −0.2033 kg

9.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: p = 0.05938

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.

ตัวสถิติทดสอบ

SE = σ/√n = 4/√64 = 0.5

z = (49.22 − 50)/0.5 = −1.56

พื้นที่หาง

Φ(1.56) = 0.9406

1 − Φ(1.56) = 0.0594

ค่า p

p = 0.05938

คำตอบ

p = 0.05938

p > 0.05 ดังนั้นไม่ปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5%

10.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น

คำตอบ: z = 0.886

สัดส่วนจากตัวอย่าง

p̂₁ = 113/250 = 0.452

p̂₂ = 40/100 = 0.4

p̂ = 153/350 = 0.4371

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานภายใต้ H₀

SE = √(0.4371·0.5629·(1/250 + 1/100)) = 0.05869

ตัวสถิติทดสอบ

z = (0.452 − 0.4)/0.05869 = 0.886

คำตอบ

z = 0.886

|z| < 1.96 ดังนั้นไม่ปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5% (สองด้าน)

11.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: r = 0.9898

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 = 6576 − 95·338/5 = 154

S_xx = 1845 − 95²/5 = 40

S_yy = 23454 − 338²/5 = 605.2

สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์

r = 154/√(40·605.2) = 0.9898

คำตอบ

r = 0.9898

12.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์

คำตอบ: x = 2.99

ค่าเฉลี่ย

x̄ = 42/6 = 7

ȳ = 98/6 = 16.33

ผลรวมของกำลังสองและผลคูณ

S_xx = Σ(x − x̄)² = 70

S_xy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 128

เส้นถดถอย

b = 128/70 = 1.829

a = 16.33 − 1.829·7 = 3.533

ŷ = 3.533 + 1.829·x

แก้หา x

x = (9 − 3.533)/1.829 = 2.99

คำตอบ

x = 2.99

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1