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
20253035404550

Tìm độ lệch chuẩn mẫu s của dữ liệu: 25, 51, 18, 52, 48.

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

Điểm thi có phân phối chuẩn với trung bình 50 và độ lệch chuẩn 15. Tìm điểm z z của điểm số 27,5.

μ = 50σ = 15x = 27,5
z =
3.Xác suấtTrung bình
xp(x)00,210,3520,230,0540,2μ = 1,7

Với phân bố đã cho, tìm độ lệch chuẩn σ của X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,35, 0,2, 0,05, 0,2
σ =
4.Xác suấtKhó
n = 12, p = 0,3: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

12 linh kiện được kiểm tra, mỗi linh kiện hỏng với xác suất 0,3, độc lập với nhau. Xác suất P để có nhiều nhất một linh kiện hỏng là bao nhiêu?

n = 12p = 0,3
P =
5.Phân phối chuẩnTrung bình
−3−2−10123zvùng tô bóng bên phải z = 0,0262

Kéo z sao cho diện tích tô bóng dưới đường cong chuẩn tắc, bên phải z, bằng 0,0262. Tìm z với hai chữ số thập phân.

A = 0,0262
z =
6.Phân phối chuẩnKhó
235240245250255260265gtrên 85%

khối lượng các túi tuân theo phân phối chuẩn với giá trị trung bình 250 g và độ lệch chuẩn 5 g. Kéo ngưỡng sao cho 85% cao nhất được tô bóng nằm bên phải nó. Tìm ngưỡng x.

μ = 250 gσ = 5 g85%
x = g
7.Khoảng tin cậyTrung bình
n = 16, s = 19,5LUx̄ = 57E = ?95%

Một mẫu 16 phần tử có trung bình 57 và độ lệch chuẩn s = 19,5. Tổng thể xấp xỉ chuẩn. Tìm sai số biên E của khoảng tin cậy 95% cho giá trị trung bình.

n = 16x̄ = 57s = 19,595%t(15) = 2,131
E =
8.Khoảng tin cậyKhó
σ = 11, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

Độ lệch chuẩn của tổng thể là 11. Cần cỡ mẫu n lớn bao nhiêu để khoảng tin cậy 99% cho giá trị trung bình có sai số biên nhiều nhất là 4?

σ = 11E = 499%
n =
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 80 chi tiết có chiều dài trung bình 67 mm, và độ lệch chuẩn đã biết của dây chuyền là 18 mm. Dây chuyền 2: một mẫu 80 chi tiết có trung bình 58,3 mm, độ lệch chuẩn đã biết 20 mm. Tìm thống kê kiểm định z cho H₀: μ₁ = μ₂, lấy hiệu là x̄₁ − x̄₂ (dây chuyền 1 trừ dây chuyền 2).

n₁ = 80x̄₁ = 67 mmσ₁ = 18 mmn₂ = 80x̄₂ = 58,3 mmσ₂ = 20 mm
z =
10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
μ₀x̄c

Một kiểm định z một phía của H₀: μ = 500 với H₁: μ < 500 được thực hiện ở mức α = 0.05 với một mẫu 100; độ lệch chuẩn đã biết là 10. Trên thực tế trung bình là 496.5. Tìm lực của kiểm định 1 − β theo phần trăm.

μ₀ = 500μ = 496,5σ = 10n = 100α = 0,05
1 − β = %
11.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy21141662383310391243xy51010203040

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tải trọng theo kN và y = độ giãn theo mm. Các tổng của chúng đã cho. Tìm hệ số tương quan Pearson r từ các tổng này.

n = 6Σx = 42Σy = 165Σx² = 364Σy² = 5365Σxy = 1394
r =
12.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
xy16691874208322992410626106xy202580100ŷ = 106

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = nhiệt độ theo °C và y = số kem bán được. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Với giá trị x nào thì đường thẳng dự đoán ŷ = 106?

n = 6ŷ = 106
x =

3Dung dịch

1.Thống kê mô tả

Đáp số: s = 16,05

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 = 194/5 = 38,8

Bình phương các độ lệch

Σ(x − x̄)² = (−13,8)² + 12,2² + (−20,8)² + 13,2² + 9,2² = 1031

Độ lệch chuẩn

s = √(1031/4) = 16,05

Đáp số

s = 16,05
2.Thống kê mô tả

Đáp số: z = −1,5

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 = (27,5 − 50)/15 = −1,5

Đáp số

z = −1,5
3.Xác suất

Đáp số: σ = 1,382

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.

Trung bình

μ = 0·0,2 + 1·0,35 + 2·0,2 + 3·0,05 + 4·0,2 = 1,7

Trung bình của các bình phương

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,35 + 4·0,2 + 9·0,05 + 16·0,2 = 4,8

Phương sai

Var(X) = 4,8 − 1,7² = 1,91
σ = √1,91 = 1,382

Đáp số

σ = 1,382
4.Xác suất

Đáp số: P = 0,08503

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.

Không hỏng và một hỏng

P(X = 0) = 0,712 = 0,01384
P(X = 1) = 12·0,3·0,711 = 0,07118

Cộng lại

P = 0,01384 + 0,07118 = 0,08503

Đáp số

P = 0,08503
5.Phân phối chuẩn

Đáp số: z = 1,94

Từ diện tích trở lại z: Φ(z) là diện tích bên trái z. Với diện tích đuôi trái A, tìm z sao cho Φ(z) = A trong bảng. Diện tích đuôi phải A nghĩa là Φ(z) = 1 − A. Diện tích ở giữa A nằm giữa −z và z để lại (1 − A)/2 ở mỗi đuôi, nên Φ(z) = (1 + A)/2. Với một giá trị x, dùng x = μ + zσ.

Diện tích bên trái z

Φ(z) = 1 − 0,0262 = 0,9738

Đọc bảng z theo chiều ngược lại

Tìm 0,9738 bên trong bảng và đọc ra z.

z = 1,94

Đáp số

z = 1,94
6.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 244,8 g

Từ diện tích trở lại z: Φ(z) là diện tích bên trái z. Với diện tích đuôi trái A, tìm z sao cho Φ(z) = A trong bảng. Diện tích đuôi phải A nghĩa là Φ(z) = 1 − A. Diện tích ở giữa A nằm giữa −z và z để lại (1 − A)/2 ở mỗi đuôi, nên Φ(z) = (1 + A)/2. Với một giá trị x, dùng x = μ + zσ.

Diện tích bên trái

Φ(z) = 0,15

z từ bảng

z ≈ −1,04

Trở lại đơn vị ban đầu

x = 250 − 1,04·5 = 244,8 g

Đáp số

x = 244,8 g
7.Khoảng tin cậy

Đáp số: E = 10,39

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 = 15, t = 2,131

Sai số biên

E = 2,131·19,5/√16 = 10,39

Đáp số

E = 10,39
8.Khoảng tin cậy

Đáp số: n = 51

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.

Giải tìm n

n = (2,576·11/4)² = 50,18

Làm tròn lên

Cỡ mẫu là một số nguyên, và làm tròn xuống sẽ khiến sai số biên quá lớn.

n = 51

Đáp số

n = 51
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: z = 2,892

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 = √(18²/80 + 20²/80) = √9,05 = 3,008

Thống kê kiểm định

z = (67 − 58,3)/3,008 = 2,892

Đáp số

z = 2,892

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

10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: 1 − β = 96,82 %

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 = 10/√100 = 1
x̄c = 500 − 1,645·1 = 498,4

z theo trung bình thật

z = (498,4 − 496,5)/1 = 1,855

Công suất

lực của kiểm định = P(Z < 1.855) = 96.82%
1 − β = 96,82%

Đáp số

1 − β = 96,82%
11.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r = 0,993

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 = 1394 − 42·165/6 = 239
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 5365 − 165²/6 = 827,5

Hệ số tương quan

r = 239/√(70·827,5) = 0,993

Đáp số

r = 0,993
12.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: x = 24,89

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 = 126/6 = 21
ȳ = 537/6 = 89,5

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 297

Đường hồi quy

b = 297/70 = 4,243
a = 89,5 − 4,243·21 = 0,4
ŷ = 0,4 + 4,243·x

Giải tìm x

x = (106 − 0,4)/4,243 = 24,89

Đáp số

x = 24,89

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1