E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Критичні значення (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Рішення
відхилити H0, якщо χ² > χ²crit
2Задачі для практики
1.Нормальний розподілСередня
Нехай строки служби батарейок розподілені нормально із середнім 500 h і стандартним відхиленням 40 h. Яка частка значень лежить між 452 і 574 h? Подайте P у вигляді десяткового дробу.
μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 574
P =
2.Нормальний розподілСкладна
Діаметри отворів D нормальні із середнім 25,03 мм і середнім квадратичним відхиленням 0,015 мм. Діаметри валів d незалежні та нормальні із середнім 25 мм і середнім квадратичним відхиленням 0,02 мм. Навмання вибраний вал підходить, якщо D − d > 0. Знайдіть імовірність P того, що він підійде. Округліть z до двох знаків після коми.
отвір: μ = 25,03 mm, σ = 0,015 mmвал: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
3.Довірчі інтервалиСередня
Порівнюють час роботи акумуляторів двох моделей телефонів. Модель 1: 50 телефонів, середнє 61 h, відоме стандартне відхилення 11 h. Модель 2: 50 телефонів, середнє 58 h, відоме стандартне відхилення 16 h. Знайдіть нижню межу 90 % довірчого інтервалу для μ₁ − μ₂.
Випробовують два добрива. Група ділянок 1: 13 ділянок, середній урожай 69,5 kg, стандартне відхилення 3 kg. Група ділянок 2: 8 ділянок, середнє 65,5 kg, стандартне відхилення 3,5 kg. Вважайте дисперсії рівними (t-критерій з об’єднаною дисперсією, df = n₁ + n₂ − 2). Знайдіть граничну похибку E 99 % довірчого інтервалу для μ₁ − μ₂.
Стверджується, що середнє генеральної сукупності дорівнює 120; стандартне відхилення генеральної сукупності відоме й дорівнює 24. Випадкова вибірка з 36 спостережень має середнє 124,08. Перевірте H₀: μ = 120 проти H₁: μ ≠ 120. Знайдіть p-значення p.
μ₀ = 120σ = 24n = 36x̄ = 124,08H₁: μ ≠ μ₀
p =
6.Перевірка гіпотез і довірчі інтервалиСкладна
Якою має бути вибірка, щоб 95 % довірчий інтервал для середнього мав похибку не більше 2,5? Стандартне відхилення — 5. Знайдіть найменший обсяг вибірки n.
σ = 5E = 2,595%
n =
7.Лінійна регресія та кореляціяСередня
Таблиця містить 5 пар спостережень x = навантаження в kN і y = видовження в mm. Задано їхні суми. Знайдіть коефіцієнт кореляції Пірсона r за цими сумами.
n = 5Σx = 30Σy = 61Σx² = 220Σy² = 845Σxy = 426
r =
8.Лінійна регресія та кореляціяСкладна
Таблиця містить 6 пар спостережень x = температура в °C і y = продано морозива. Використайте пряму найменших квадратів ŷ = a + b·x. Спрогнозуйте ŷ для x = 28,5.
n = 6x = 28,5
ŷ =
9.Критерії хі-квадратСередня
Таблиця спряженості містить спостережувані частоти. Обчисліть статистику хі-квадрат χ² для перевірки незалежності змінних рядків і стовпців. Не використовуйте поправку на неперервність.
N = 2002 × 3
χ² =
10.Критерії хі-квадратСкладна
Критерій незалежності хі-квадрат застосовують до таблиці спряженості з 4 рядками й 4 стовпцями (без урахування підсумків). Скільки ступенів вільності df має критерій?
4 × 4
df =
3Розчини
1.Нормальний розподіл
Відповідь: P = 0,8528
Нормальний розподіл: переведіть значення x у z-оцінку z = (x − μ)/σ, яка показує, на скільки стандартних відхилень значення віддалене від середнього. Таблиця z (або Φ(z)) дає площу ліворуч від z, тобто P(X < x). Площа праворуч дорівнює 1 − Φ(z), а площа між двома значеннями — різниці їхніх площ ліворуч.
z-оцінки
z₁ = (452 − 500)/40 = −1,2
z₂ = (574 − 500)/40 = 1,85
Площа між
P = Φ(1,85) − Φ(−1,2) = 0,9678 − 0,1151 = 0,8528
Відповідь
P = 0,8528
2.Нормальний розподіл
Відповідь: P = 0,8849
Суми й різниці нормальних величин: якщо X і Y незалежні та нормальні, то X + Y і X − Y також нормальні. Середні додаються чи віднімаються: E(X ± Y) = μX ± μY. Дисперсії завжди додаються, також і для різниці: Var(X ± Y) = σX² + σY², тож σ = √(σX² + σY²). Середні квадратичні відхилення безпосередньо ніколи не додаються. Сума n незалежних елементів з однаковим розподілом має середнє n·μ і середнє квадратичне відхилення σ·√n. Далі стандартизуйте як звичайно: z = (x − середнє)/σ і зчитайте Φ(z).
Розподіл різниці
μ = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,025 mm
Стандартизуйте
z = (0 − 0,03)/0,025 = −1,2
Імовірність
P = 1 − Φ(−1,2) = 0,8849
Відповідь
P = 0,8849
3.Довірчі інтервали
Відповідь: нижня межа = −1,517 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.
Точкова оцінка
x̄₁ − x̄₂ = 61 − 58 = 3
Стандартна похибка
SE = √(11²/50 + 16²/50) = 2,746
Похибка оцінки
E = 1,645·2,746 = 4,517
Інтервал
3 ± 4,517 → [−1,517, 7,517]
Відповідь
нижня межа = −1,517 h
Інтервал містить 0, тож дані не показують значущої різниці.
4.Довірчі інтервали
Відповідь: E = 4,105 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.
Об’єднане стандартне відхилення
sp² = (12·3² + 7·3,5²)/19 = 10,2
sp = 3,193
Похибка оцінки
E = 2,861·3,193·√(1/13 + 1/8) = 4,105
Відповідь
E = 4,105 kg
5.Перевірка гіпотез і довірчі інтервали
Відповідь: p = 0,3077
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.
Статистика критерію
SE = σ/√n = 24/√36 = 4
z = (124,08 − 120)/4 = 1,02
Площа хвоста
Φ(1,02) = 0,8461
1 − Φ(1,02) = 0,1539
p-значення
p = 2·0,1539 = 0,3077
Відповідь
p = 0,3077
p > 0,05, тож H₀ не відхиляється на рівні 5 %.
6.Перевірка гіпотез і довірчі інтервали
Відповідь: n = 16
Перевірка середнього: статистика критерію показує, на скільки стандартних похибок вибіркове середнє віддалене від значення з H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), коли σ відоме, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n), коли його оцінюють за вибіркою. Довірчий інтервал — x̄ ± (критичне значення)·(стандартна похибка).
Виразіть n
n = (1,96·5/2,5)² = 15,37
Округліть угору
n = 16
Відповідь
n = 16
7.Лінійна регресія та кореляція
Відповідь: r = 0,9449
Регресія методом найменших квадратів: якщо x̄ і ȳ — середні, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² і Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), то пряма ŷ = a + b·x має нахил b = Sxy/Sxx і вільний член a = ȳ − b·x̄, тож вона завжди проходить через (x̄, ȳ). Коефіцієнт кореляції Пірсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежить між −1 і 1; r² — частка варіації y, пояснена прямою.
Центровані суми
Sxy = 426 − 30·61/5 = 60
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 845 − 61²/5 = 100,8
Коефіцієнт кореляції
r = 60/√(40·100,8) = 0,9449
Відповідь
r = 0,9449
8.Лінійна регресія та кореляція
Відповідь: ŷ = 75,61
Регресія методом найменших квадратів: якщо x̄ і ȳ — середні, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² і Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), то пряма ŷ = a + b·x має нахил b = Sxy/Sxx і вільний член a = ȳ − b·x̄, тож вона завжди проходить через (x̄, ȳ). Коефіцієнт кореляції Пірсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежить між −1 і 1; r² — частка варіації y, пояснена прямою.
Середні
x̄ = 153/6 = 25,5
ȳ = 399/6 = 66,5
Суми квадратів і добутків
Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 478,5
Лінія регресії
b = 478,5/157,5 = 3,038
a = 66,5 − 3,038·25,5 = −10,97
ŷ = −10,97 + 3,038·x
Прогноз
ŷ = −10,97 + 3,038·28,5 = 75,61
Відповідь
ŷ = 75,61
9.Критерії хі-квадрат
Відповідь: χ² = 0,1389
Критерії хі-квадрат: порівнюють спостережувані частоти O з очікуваними за H₀ частотами E за допомогою χ² = Σ(O − E)²/E. Узгодженість: E = n·p для кожної категорії, df = k − 1 (і ще мінус один за кожен параметр, оцінений з даних). Незалежність у таблиці r × c: E = сума рядка × сума стовпця / загальна сума, df = (r − 1)(c − 1). H₀ відхиляють, коли χ² перевищує критичне значення для обраного α.
df = 2. При α = 0,05 критичне значення 5,991, тож H₀ (незалежність) не відхиляється.
10.Критерії хі-квадрат
Відповідь: df = 9
Критерії хі-квадрат: порівнюють спостережувані частоти O з очікуваними за H₀ частотами E за допомогою χ² = Σ(O − E)²/E. Узгодженість: E = n·p для кожної категорії, df = k − 1 (і ще мінус один за кожен параметр, оцінений з даних). Незалежність у таблиці r × c: E = сума рядка × сума стовпця / загальна сума, df = (r − 1)(c − 1). H₀ відхиляють, коли χ² перевищує критичне значення для обраного α.