Thống kê nhập môn: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 12 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mớiQuay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Thống kê mô tả

Trung bình
x̄ = Σx/n
Độ lệch chuẩn mẫu
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Trung vị
giá trị ở giữa của dữ liệu đã sắp xếp
Điểm z
z = (x − μ)/σ
Phân phối chuẩn
68% nằm trong ±1σ, 95% nằm trong ±2σ

Xác suất

Biến cố bù
P(not A) = 1 − P(A)
Quy tắc cộng
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Biến cố độc lập
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Xác suất có điều kiện
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Nhị thức
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Phân phối chuẩn

Điểm z
z = (x − μ)/σ
Dưới x
P(X < x) = Φ(z)
Trên x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Giữa
Φ(z2) − Φ(z1)
Phân vị
x = μ + z·σ

Phương pháp

  1. Đổi giá trị sang điểm z: z = (x − μ)/σ.
  2. Tra Φ(z), diện tích bên trái z.
  3. Với diện tích bên phải dùng 1 − Φ(z); với một khoảng thì trừ hai diện tích bên trái.
  4. Với phân vị, làm ngược lại: tìm z cho diện tích, rồi x = μ + z·σ.

Khoảng tin cậy

biết σ
x̄ ± z·σ/√n
chưa biết σ
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z tới hạn
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Cỡ mẫu
n = (z·σ/E)², rounded up

Phương pháp

  1. Quyết định giữa z (biết σ của tổng thể) và t (chỉ có s của mẫu, với n − 1 bậc tự do).
  2. Tìm giá trị tới hạn cho mức tin cậy.
  3. Sai số biên: E = giá trị tới hạn × độ lệch chuẩn/√n.
  4. Khoảng: x̄ ± E.

Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Kiểm định z cho giá trị trung bình
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Kiểm định t cho giá trị trung bình
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Hai phía ở mức 5%
bác bỏ H0 nếu |z| > 1,96
Khoảng tin cậy
x̄ ± z·σ/√n

Phương pháp

  1. Nêu H₀ và H₁ và quyết định kiểm định một phía hay hai phía.
  2. Tính thống kê kiểm định: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), hoặc với s và t.
  3. So sánh với giá trị tới hạn, hoặc tìm giá trị p.
  4. Bác bỏ H₀ nếu thống kê vượt quá giá trị tới hạn (p dưới α), và nêu kết luận bằng lời.

Hồi quy tuyến tính và tương quan

Tổng bình phương
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Hệ số góc
b = Sxy/Sxx
Hệ số chặn
a = ȳ − b·x̄
Tương quan
r = Sxy/√(SxxSyy)
Phần dư
e = y − ŷ

2Bài tập

1.Thống kê mô tảTrung bình
15202530354045505560

Tìm độ lệch chuẩn mẫu s của dữ liệu: 14, 50, 52, 60, 42.

n = 5
s =
2.Thống kê mô tảKhó
z −2−1012

Một đại lượng có phân phối chuẩn với trung bình 60 và độ lệch chuẩn 20. Tỉ lệ P các giá trị lớn hơn 44 là bao nhiêu?

μ = 60σ = 20x = 44
P =
3.Xác suấtTrung bình
P(ít nhất một mặt sáu) = ??1?2?3?4?5?6P(sáu) = 1/6 ở mỗi lần tung

Gieo một con xúc xắc cân đối 6 lần. Xác suất P để được ít nhất một lần ra mặt sáu là bao nhiêu?

n = 6
P =
4.Xác suấtKhó
xp(x)100,15200,25300,25400,35μ

X có phân bố như hiển thị, và Y = −2X − 3. Tìm độ lệch chuẩn σY của Y.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,15, 0,25, 0,25, 0,35Y = −2X − 3
σY =
5.Phân phối chuẩnTrung bình
105 s98,6 sX + Y?

X có phân bố chuẩn với trung bình 60 s và độ lệch chuẩn 5 s; Y độc lập và có phân bố chuẩn với trung bình 45 s và độ lệch chuẩn 4 s. Tìm xác suất P để X + Y lớn hơn 98,6 s. Làm tròn z đến hai chữ số thập phân.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 98,6 s
P =
6.Phân phối chuẩnKhó
μ = 100x = ?90%

điểm IQ có phân phối chuẩn với trung bình 100 điểm và độ lệch chuẩn 15 điểm. Tìm giá trị x mà 90% trong số chúng nằm dưới (phân vị thứ 90).

μ = 100σ = 15P = 90%
x = điểm
7.Khoảng tin cậyTrung bình
n = 25, s = 12,5LU = ?x̄ = 14,5E95%

Một mẫu 25 phần tử có trung bình 14,5 và độ lệch chuẩn s = 12,5. Tổng thể xấp xỉ chuẩn. Tìm giới hạn trên của khoảng tin cậy 95% cho giá trị trung bình.

n = 25x̄ = 14,5s = 12,595%t(24) = 2,064
giới hạn trên =
8.Khoảng tin cậyKhó
μ₁ − μ₂, t(15) = 2,9470LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Hai loại phân bón được thử nghiệm. Nhóm ô 1: 9 ô, năng suất trung bình 44 kg, độ lệch chuẩn 7,5 kg. Nhóm ô 2: 8 ô, trung bình 35 kg, độ lệch chuẩn 3,5 kg. Giả sử các phương sai bằng nhau (t gộp, df = n₁ + n₂ − 2). Tìm giới hạn trên của khoảng tin cậy 99% cho μ₁ − μ₂.

n₁ = 9x̄₁ = 44s₁ = 7,5n₂ = 8x̄₂ = 35s₂ = 3,599%t(15) = 2,947
giới hạn trên = kg
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
t −1,99801,998

Một mẫu 64 sinh viên có điểm trung bình 501,2 và độ lệch chuẩn mẫu 4. Tìm thống kê kiểm định t cho H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 501,2s = 4n = 64
t =
10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
μ₀x̄c

Một kiểm định z một phía của H₀: μ = 200 với H₁: μ < 200 được thực hiện ở mức α = 0.10 với một mẫu 100; độ lệch chuẩn đã biết là 30. Trên thực tế trung bình là 196.7. Tìm lực của kiểm định 1 − β theo phần trăm.

μ₀ = 200μ = 196,7σ = 30n = 100α = 0,10
1 − β = %
11.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy261376477589694797xy2466080100

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = số giờ học và y = điểm thi. Các tổng của chúng đã cho. Tìm hệ số tương quan Pearson r từ các tổng này.

n = 6Σx = 27Σy = 494Σx² = 139Σy² = 41592Σxy = 2346
r =
12.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
xy12521831841651569xy24610152025x = 4,5

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tuổi xe theo năm và y = giá theo nghìn €. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Một quan sát mới (4,5, 17) được ghi nhận. Tìm sai số dư e = y − ŷ.

n = 6(4,5, 17)
e =

3Dung dịch

1.Thống kê mô tả

Đáp số: s = 17,74

Thống kê mô tả: trung bình là tổng chia cho n; trung vị là giá trị ở giữa của dữ liệu đã sắp xếp (trung bình của hai giá trị giữa khi n chẵn). Độ lệch chuẩn mẫu là s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Điểm z z = (x − μ)/σ cho biết một giá trị cách trung bình bao nhiêu độ lệch chuẩn.

Trung bình

x̄ = 218/5 = 43,6

Bình phương các độ lệch

Σ(x − x̄)² = (−29,6)² + 6,4² + 8,4² + 16,4² + (−1,6)² = 1259

Độ lệch chuẩn

s = √(1259/4) = 17,74

Đáp số

s = 17,74
2.Thống kê mô tả

Đáp số: P = 0,7881

Thống kê mô tả: trung bình là tổng chia cho n; trung vị là giá trị ở giữa của dữ liệu đã sắp xếp (trung bình của hai giá trị giữa khi n chẵn). Độ lệch chuẩn mẫu là s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Điểm z z = (x − μ)/σ cho biết một giá trị cách trung bình bao nhiêu độ lệch chuẩn.

Chuẩn hóa

z = −0,8

Bảng phân phối chuẩn tắc

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 1 − 0,2119 = 0,7881

Đáp số

P = 0,7881
3.Xác suất

Đáp số: P = 0,6651

Xác suất: với các kết quả đồng khả năng, P(A) = thuận lợi/tổng. Với các biến cố độc lập thì nhân: P(A và B) = P(A)·P(B). Biến cố bù thường có ích: P(ít nhất một) = 1 − P(không có). Nhị thức: trong n phép thử độc lập với xác suất thành công p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Biến cố bù

P(không có mặt sáu) = (5/6)6 = 0,3349
P = 1 − 0,3349 = 0,6651

Đáp số

P = 0,6651
4.Xác suất

Đáp số: σY = 21,54

Biến ngẫu nhiên rời rạc: một phân bố xác suất liệt kê mọi giá trị x mà biến có thể nhận cùng xác suất p(x) của nó; các xác suất nằm giữa 0 và 1 và có tổng bằng 1. Giá trị kỳ vọng (trung bình) là E(X) = Σx·p(x), trung bình dài hạn. Phương sai là Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², và độ lệch chuẩn σ = √Var(X). Với phép biến đổi tuyến tính Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) và σY = |a|·σX; cộng một hằng số không làm thay đổi độ phân tán.

Độ phân tán của X

μ = 28, Var(X) = 116, σX = 10,77

Phép biến đổi tuyến tính

σY = |−2|·10,77 = 21,54

Đáp số

σY = 21,54

Giá trị trung bình thì có dịch chuyển: E(Y) = −2·28 − 3 = −59.

5.Phân phối chuẩn

Đáp số: P = 0,8413

Tổng và hiệu của các biến chuẩn: nếu X và Y độc lập và có phân bố chuẩn thì X + Y và X − Y cũng có phân bố chuẩn. Các trung bình cộng hoặc trừ: E(X ± Y) = μX ± μY. Các phương sai luôn cộng, kể cả với hiệu: Var(X ± Y) = σX² + σY², nên σ = √(σX² + σY²). Các độ lệch chuẩn không bao giờ cộng trực tiếp. Tổng của n phần tử độc lập có cùng phân bố có trung bình n·μ và độ lệch chuẩn σ·√n. Sau đó chuẩn hóa như thường lệ: z = (x − trung bình)/σ rồi tra Φ(z).

Phân bố của tổng

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Chuẩn hóa

z = (98,6 − 105)/6,403 = −1

Đuôi trên

P = 1 − Φ(−1) = 1 − 0,1587 = 0,8413

Đáp số

P = 0,8413
6.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 119,2 điểm

Phân phối chuẩn: đổi một giá trị x sang điểm z, z = (x − μ)/σ, đếm số độ lệch chuẩn tính từ giá trị trung bình. Bảng z (hay Φ(z)) cho diện tích bên trái z, tức là P(X < x). Diện tích bên phải là 1 − Φ(z), và diện tích giữa hai giá trị là hiệu của hai diện tích đó.

z của phân vị

Φ(z) = 0,9 → z = 1,282

Quay lại x

x = 100 + 1,282·15 = 119,22 điểm

Đáp số

x = 119,22 điểm
7.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn trên = 19,66

Khoảng tin cậy cho giá trị trung bình: x̄ ± sai số biên. Khi biết σ của tổng thể, sai số biên là z·σ/√n; khi chỉ có độ lệch chuẩn mẫu s, dùng t với n − 1 bậc tự do: t·s/√n. Giá trị tới hạn: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Để có sai số biên E hoặc nhỏ hơn, cần n ≥ (z·σ/E)², làm tròn lên.

Giá trị tới hạn

df = n − 1 = 24, t = 2,064

Sai số biên

E = 2,064·12,5/√25 = 5,16

Khoảng

14,5 ± 5,16 → [9,34, 19,66]

Đáp số

giới hạn trên = 19,66
8.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn trên = 17,56 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.

Độ lệch chuẩn gộp

sp² = (8·7,5² + 7·3,5²)/15 = 35,72
sp = 5,976

Sai số biên

E = 2,947·5,976·√(1/9 + 1/8) = 8,558

Khoảng

9 ± 8,558 → [0,442, 17,56]

Đáp số

giới hạn trên = 17,56 kg
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: t = 2,4

Kiểm định giá trị trung bình: thống kê kiểm định đo xem trung bình mẫu cách giá trị nêu trong H₀ bao nhiêu sai số chuẩn: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) khi biết σ, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) khi nó được ước lượng từ mẫu. Khoảng tin cậy là x̄ ± (giá trị tới hạn)·(sai số chuẩn).

Sai số chuẩn

SE = 4/√64 = 4/8 = 0,5

Thống kê kiểm định

t = (501,2 − 500)/0,5 = 2,4

Đáp số

t = 2,4
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| > 1,998, nên H₀ bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).

10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: 1 − β = 42,78 %

Lực của một kiểm định: lực = 1 − β là xác suất bác bỏ H₀ khi nó sai. Tìm ngưỡng x̄c từ μ₀ và z_α, rồi tính xác suất rơi vượt quá x̄c bằng trung bình thật: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Trung bình mẫu tới hạn

SE = 30/√100 = 3
x̄c = 200 − 1,282·3 = 196,2

z theo trung bình thật

z = (196,2 − 196,7)/3 = −0,182

Công suất

lực của kiểm định = P(Z < −0.182) = 42.78%
1 − β = 42,78%

Đáp số

1 − β = 42,78%
11.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r = 0,9697

Hồi quy bình phương tối thiểu: với x̄ và ȳ là các giá trị trung bình, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² và Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), đường thẳng ŷ = a + b·x có hệ số góc b = Sxy/Sxx và hệ số chặn a = ȳ − b·x̄, nên luôn đi qua (x̄, ȳ). Hệ số tương quan Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) nằm trong khoảng từ −1 đến 1; r² là tỉ lệ biến thiên của y được giải thích bởi đường thẳng.

Các tổng đã tâm hóa

Sxy = 2346 − 27·494/6 = 123
Sxx = 139 − 27²/6 = 17,5
Syy = 41592 − 494²/6 = 919,3

Hệ số tương quan

r = 123/√(17,5·919,3) = 0,9697

Đáp số

r = 0,9697
12.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: e = 2,767

Hồi quy bình phương tối thiểu: với x̄ và ȳ là các giá trị trung bình, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² và Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), đường thẳng ŷ = a + b·x có hệ số góc b = Sxy/Sxx và hệ số chặn a = ȳ − b·x̄, nên luôn đi qua (x̄, ȳ). Hệ số tương quan Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) nằm trong khoảng từ −1 đến 1; r² là tỉ lệ biến thiên của y được giải thích bởi đường thẳng.

Các giá trị trung bình

x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 101/6 = 16,83

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −45,5

Đường hồi quy

b = −45,5/17,5 = −2,6
a = 16,83 − (−2,6)·3,5 = 25,93
ŷ = 25,93 − 2,6·x

Giá trị dự đoán

ŷ = 25,93 + (−2,6)·4,5 = 14,23

Phần dư

e = 17 − 14,23 = 2,767

Đáp số

e = 2,767

Điểm nằm phía trên đường thẳng.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1