E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
ค่าวิกฤต (α = 0.05)
df 1: 3.841, 2: 5.991, 3: 7.815, 4: 9.488
การตัดสินใจ
ปฏิเสธ H0 ถ้า χ² > χ²crit
2โจทย์ฝึก
1.การแจกแจงปกติปานกลาง
X มีการแจกแจงปกติที่มีค่าเฉลี่ย 120 mm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.3 mm Y เป็นอิสระและมีการแจกแจงปกติที่มีค่าเฉลี่ย 80 mm และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.4 mm จงหาความน่าจะเป็น P ที่ X + Y มากกว่า 200.4 mm ปัดเศษ z เป็นสองตำแหน่งทศนิยม
μX = 120, σX = 0.3μY = 80, σY = 0.4X + Y > 200.4 mm
P =
2.การแจกแจงปกติยาก
น้ำหนักของถุงมีการแจกแจงปกติ ค่าเฉลี่ย 250 g และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 g หาค่า x ที่ต่ำกว่าค่านั้นมี 75% (เปอร์เซ็นไทล์ที่ 75)
ผลบวกและผลต่างของตัวแปรปกติ: ถ้า X และ Y เป็นอิสระต่อกันและมีการแจกแจงปกติ X + Y และ X − Y ก็มีการแจกแจงปกติเช่นกัน ค่าเฉลี่ยบวกหรือลบกัน: E(X ± Y) = μX ± μY ความแปรปรวนบวกกันเสมอ แม้เป็นผลต่าง: Var(X ± Y) = σX² + σY² ดังนั้น σ = √(σX² + σY²) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานไม่บวกกันโดยตรง ผลรวมของ n รายการอิสระที่มีการแจกแจงเดียวกันมีค่าเฉลี่ย n·μ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ·√n จากนั้นทำให้เป็นมาตรฐานตามปกติ: z = (x − ค่าเฉลี่ย)/σ แล้วอ่าน Φ(z)
การแจกแจงของผลรวม
μ = 200 mm, σ = √(0.3² + 0.4²) = 0.5 mm
ทำให้เป็นมาตรฐาน
z = (200.4 − 200)/0.5 = 0.8
หางด้านบน
P = 1 − Φ(0.8) = 1 − 0.7881 = 0.2119
คำตอบ
P = 0.2119
2.การแจกแจงปกติ
คำตอบ: x = 253.4 g
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) = 0.75 → z = 0.6745
กลับไปเป็น x
x = 250 + 0.6745·5 = 253.37 g
คำตอบ
x = 253.37 g
3.ช่วงความเชื่อมั่น
คำตอบ: ขีดจำกัดล่าง = 2.181 mmHg
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.
ค่าวิกฤต
df = 11, t = 2.201
ค่าความคลาดเคลื่อน
E = 2.201·7.9/√12 = 5.019
ช่วง
7.2 ± 5.019 → [2.181, 12.22]
คำตอบ
ขีดจำกัดล่าง = 2.181 mmHg
4.ช่วงความเชื่อมั่น
คำตอบ: n = 558
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 = 2.576²·0.7·0.3/0.05² = 557.4
ปัดขึ้น
n = 558
คำตอบ
n = 558
5.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น
คำตอบ: p = 0.246
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 = 7.5/√25 = 1.5
z = (101.74 − 100)/1.5 = 1.16
พื้นที่หาง
Φ(1.16) = 0.8770
1 − Φ(1.16) = 0.1230
ค่า p
p = 2·0.1230 = 0.246
คำตอบ
p = 0.246
p > 0.05 ดังนั้นไม่ปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5%
6.การทดสอบสมมติฐานและช่วงความเชื่อมั่น
คำตอบ: z = 2.298
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.
สัดส่วนจากตัวอย่าง
p̂₁ = 138/250 = 0.552
p̂₂ = 65/150 = 0.4333
p̂ = 203/400 = 0.5075
ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานภายใต้ H₀
SE = √(0.5075·0.4925·(1/250 + 1/150)) = 0.05163
ตัวสถิติทดสอบ
z = (0.552 − 0.4333)/0.05163 = 2.298
คำตอบ
z = 2.298
|z| > 1.96 ดังนั้นปฏิเสธ H₀ ที่ระดับ 5% (สองด้าน)
7.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์
คำตอบ: r = −0.9931
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
ค่าเฉลี่ย
x̄ = 21/6 = 3.5
ȳ = 114/6 = 19
ผลรวมของกำลังสองและผลคูณ
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −47
Syy = Σ(y − ȳ)² = 128
สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์
r = −47/√(17.5·128) = −0.9931
คำตอบ
r = −0.9931
8.การถดถอยเชิงเส้นและสหสัมพันธ์
คำตอบ: ŷ = 62.34
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
ค่าเฉลี่ย
x̄ = 48/6 = 8
ȳ = 492/6 = 82
ผลรวมของกำลังสองและผลคูณ
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 344
เส้นถดถอย
b = 344/70 = 4.914
a = 82 − 4.914·8 = 42.69
ŷ = 42.69 + 4.914·x
การทำนาย
ŷ = 42.69 + 4.914·4 = 62.34
คำตอบ
ŷ = 62.34
9.การทดสอบไคสแควร์
คำตอบ: χ² = 31.55
การทดสอบไคสแควร์: เปรียบเทียบความถี่ที่สังเกตได้ O กับความถี่ที่คาดหวังภายใต้ H₀ ด้วย χ² = Σ(O − E)²/E การทดสอบภาวะสารูปสนิทดี: E = n·p สำหรับแต่ละกลุ่ม df = k − 1 (ลบเพิ่มอีกหนึ่งต่อทุกพารามิเตอร์ที่ประมาณจากข้อมูล) การทดสอบความเป็นอิสระในตาราง r × c: E = ผลรวมแถว × ผลรวมหลัก / ผลรวมทั้งหมด df = (r − 1)(c − 1) ปฏิเสธ H₀ เมื่อ χ² มากกว่าค่าวิกฤตที่ระดับ α ที่เลือก