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
253035404550

Tìm độ lệch chuẩn mẫu s của dữ liệu: 21, 51, 45, 36, 35.

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

Điểm thi có phân phối chuẩn với trung bình 100 và độ lệch chuẩn 10. Tìm điểm z z của điểm số 104.

μ = 100σ = 10x = 104
z =
3.Xác suấtTrung bình
n = 14k = 3N = ?

Có bao nhiêu cách N chọn một ủy ban gồm 3 người từ một nhóm 14 người? Thứ tự không quan trọng.

n = 14k = 3
N =
4.Xác suấtKhó
€p(x)−50,74100,25450,01

Một trò chơi tốn €5 mỗi lượt. Bạn thắng €15 với xác suất 0,25 và €50 với xác suất 0,01; nếu không bạn không thắng gì. Tiền cược không được trả lại. Tìm lợi nhuận ròng kỳ vọng E(G) mỗi lượt.

tiền cược = €5€15: p = 0,25€50: p = 0,01
E(G) = €
5.Phân phối chuẩnTrung bình
164,35185P = ?

chiều cao của nam giới trưởng thành có phân phối chuẩn với trung bình 178 cm và độ lệch chuẩn 7 cm. Tỉ lệ nào nằm giữa 164,35 và 185 cm? Cho P dưới dạng số thập phân.

μ = 178σ = 7x1 = 164,35x2 = 185
P =
6.Phân phối chuẩnKhó
μ = 65x = ?97,5%

điểm thi có phân phối chuẩn với trung bình 65 điểm và độ lệch chuẩn 10 điểm. Tìm giá trị x mà 97,5% trong số chúng nằm dưới (phân vị thứ 97,5).

μ = 65σ = 10P = 97,5%
x = điểm
7.Khoảng tin cậyTrung bình
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

Thời lượng pin của hai mẫu điện thoại được so sánh. Mẫu 1: 30 điện thoại, trung bình 121,5 h, độ lệch chuẩn đã biết 4 h. Mẫu 2: 100 điện thoại, trung bình 133 h, độ lệch chuẩn đã biết 5 h. Tìm giới hạn dưới của khoảng tin cậy 90% cho μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 121,5 hσ₁ = 4 hn₂ = 100x̄₂ = 133 hσ₂ = 5 h90%
giới hạn dưới = h
8.Khoảng tin cậyKhó
n = 21σ = ?Us = 395%

Đường kính của 21 trục gia công có độ lệch chuẩn mẫu 3 µm. Giả sử các đường kính tuân theo phân phối chuẩn, hãy tìm σ giới hạn dưới của khoảng tin cậy 95% cho độ lệch chuẩn tổng thể. Với df = 20, 2,5% của phân phối χ² nằm dưới 9,591 và 2,5% nằm trên 34,17.

n = 21s = 3 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
−1,961,96z = ?

Hai dây chuyền sản xuất cùng một chi tiết. Dây chuyền 1: một mẫu 100 chi tiết có chiều dài trung bình 100 mm, và độ lệch chuẩn đã biết của dây chuyền là 19 mm. Dây chuyền 2: một mẫu 100 chi tiết có trung bình 106 mm, độ lệch chuẩn đã biết 4 mm. Tìm thống kê kiểm định z cho H₀: μ₁ = μ₂, lấy hiệu là x̄₁ − x̄₂ (dây chuyền 1 trừ dây chuyền 2).

n₁ = 100x̄₁ = 100 mmσ₁ = 19 mmn₂ = 100x̄₂ = 106 mmσ₂ = 4 mm
z =
10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

Cỡ mẫu phải lớn bao nhiêu để khoảng tin cậy 99% cho giá trị trung bình có sai số biên nhiều nhất là 1? Độ lệch chuẩn là 20. Tìm cỡ mẫu nhỏ nhất n.

σ = 20E = 199%
n =
11.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy25746366186710751279xy510607080

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 = 42Σy = 402Σx² = 364Σy² = 27294Σxy = 2966
r =
12.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
xy2554616688811085xy510607080x = 9

Bảng cho 5 cặp quan sát của x = số giờ học và y = điểm thi. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Một quan sát mới (9, 77) được ghi nhận. Tìm sai số dư e = y − ŷ.

n = 5(9, 77)
e =

3Dung dịch

1.Thống kê mô tả

Đáp số: s = 11,39

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 = 188/5 = 37,6

Bình phương các độ lệch

Σ(x − x̄)² = (−16,6)² + 13,4² + 7,4² + (−1,6)² + (−2,6)² = 519,2

Độ lệch chuẩn

s = √(519,2/4) = 11,39

Đáp số

s = 11,39
2.Thống kê mô tả

Đáp số: z = 0,4

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 = (104 − 100)/10 = 0,4

Đáp số

z = 0,4
3.Xác suất

Đáp số: N = 364

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.

Tổ hợp

C(14, 3) = (14·13·12)/(3·2·1) = 364

Đáp số

N = 364
4.Xác suất

Đáp số: E(G) = −0,75 €

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.

Các kết quả ròng

G: 10 (p = 0,25), 45 (p = 0,01), −5 (p = 0,74)

Giá trị kỳ vọng

E(G) = 10·0,25 + 45·0,01 − 5·0,74 = −0,75 €

Đáp số

E(G) = −0,75 €

Giá trị âm nghĩa là trung bình bạn thua tiền.

5.Phân phối chuẩn

Đáp số: P = 0,8158

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.

điểm z

z₁ = (164,35 − 178)/7 = −1,95
z₂ = (185 − 178)/7 = 1

Diện tích ở giữa

P = Φ(1) − Φ(−1,95) = 0,8413 − 0,02559 = 0,8158

Đáp số

P = 0,8158
6.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 84,6 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) = 0,975 → z = 1,96

Quay lại x

x = 65 + 1,96·10 = 84,6 điểm

Đáp số

x = 84,6 điểm
7.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn dưới = −12,96 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.

Ước lượng điểm

x̄₁ − x̄₂ = 121,5 − 133 = −11,5

Sai số chuẩn

SE = √(4²/30 + 5²/100) = 0,8851

Sai số biên

E = 1,645·0,8851 = 1,456

Khoảng

−11,5 ± 1,456 → [−12,96, −10,04]

Đáp số

giới hạn dưới = −12,96 h

Khoảng không chứa 0, nên các trung bình khác nhau có ý nghĩa.

8.Khoảng tin cậy

Đáp số: σ = 2,295 µm

Khoảng cho một phương sai: (n − 1)s²/σ² có phân phối χ² với n − 1 bậc tự do. Khoảng 95% cho σ² chạy từ (n − 1)s² chia cho giá trị χ² trên (2,5% nằm trên nó) đến (n − 1)s² chia cho giá trị χ² dưới (2,5% nằm dưới nó); khoảng cho σ là căn bậc hai của cả hai giới hạn. Nó không đối xứng quanh s.

Tổng bình phương

(n − 1)s² = 20·3² = 180

Các giới hạn cho σ²

180/34,17 = 5,268
180/9,591 = 18,77

Giới hạn cho σ

σ = √5,268 = 2,295 µm

Đáp số

σ = 2,295 µm

Khoảng 95% cho σ: [2,295, 4,332] µm.

9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: z = −3,09

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.

Sai số chuẩn của hiệu

SE = √(19²/100 + 4²/100) = √3,77 = 1,942

Thống kê kiểm định

z = (100 − 106)/1,942 = −3,09

Đáp số

z = −3,09

|z| > 1,96, nên H₀ bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).

10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: n = 2655

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).

Giải tìm n

n = (2,576·20/1)² = 2654

Làm tròn lên

n = 2655

Đáp số

n = 2655
11.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r = 0,9575

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 = 2966 − 42·402/6 = 152
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 27294 − 402²/6 = 360

Hệ số tương quan

r = 152/√(70·360) = 0,9575

Đáp số

r = 0,9575
12.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: e = −5

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 = 30/5 = 6
ȳ = 350/5 = 70

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160

Đường hồi quy

b = 160/40 = 4
a = 70 − 4·6 = 46
ŷ = 46 + 4·x

Giá trị dự đoán

ŷ = 46 + 4·9 = 82

Phần dư

e = 77 − 82 = −5

Đáp số

e = −5

Điểm nằm phía dưới đường thẳng.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1