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
152025303540455055

Tìm độ lệch chuẩn mẫu s của dữ liệu: 18, 39, 12, 13, 55.

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

Một đại lượng có phân phối chuẩn với trung bình 170 và độ lệch chuẩn 10. Tỉ lệ P các giá trị lớn hơn 190 là bao nhiêu?

μ = 170σ = 10x = 190
P =
3.Xác suấtTrung bình
xp(x)10,120,2530,1540,3550,15μ = 3,2

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,1, 0,25, 0,15, 0,35, 0,15
σ =
4.Xác suấtKhó
n = 10, p = 0,5: P(X = 3) = ?k012345678910

Một bài kiểm tra có 10 câu trắc nghiệm. Một học sinh đoán mò được mỗi câu đúng với xác suất 0,5, độc lập với nhau. Xác suất P để có đúng 3 câu trả lời đúng là bao nhiêu?

n = 10p = 0,5k = 3
P =
5.Phân phối chuẩnTrung bình
72 kg75,9 kgT = X₁ + … + X₆?

Khối lượng của hộp là độc lập và có phân bố chuẩn với trung bình 12 kg và độ lệch chuẩn 0,8 kg. Tìm xác suất P để tổng khối lượng của 6 trong số đó nhỏ hơn 75,9 kg. Làm tròn z đến hai chữ số thập phân.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 6< 75.9 kg
P =
6.Phân phối chuẩnKhó
μ = 178x = ?80%

chiều cao của nam giới trưởng thành có phân phối chuẩn với trung bình 178 cm và độ lệch chuẩn 7 cm. Tìm giá trị x mà 80% trong số chúng nằm dưới (phân vị thứ 80).

μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
7.Khoảng tin cậyTrung bình
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Thời lượng pin của hai mẫu điện thoại được so sánh. Mẫu 1: 100 điện thoại, trung bình 51 h, độ lệch chuẩn đã biết 14 h. Mẫu 2: 30 điện thoại, trung bình 40 h, độ lệch chuẩn đã biết 3 h. Tìm giới hạn dưới của khoảng tin cậy 95% cho μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 51 hσ₁ = 14 hn₂ = 30x̄₂ = 40 hσ₂ = 3 h95%
giới hạn dưới = h
8.Khoảng tin cậyKhó
σ = 26, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

Độ lệch chuẩn của tổng thể là 26. Cần cỡ mẫu n lớn bao nhiêu để khoảng tin cậy 90% cho giá trị trung bình có sai số biên nhiều nhất là 4?

σ = 26E = 490%
n =
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
−1,121,12p = ?

Trung bình của một tổng thể được cho là 250; độ lệch chuẩn tổng thể đã biết là 10. Một mẫu ngẫu nhiên gồm 25 quan sát có trung bình 247,76. Kiểm định H₀: μ = 250 với H₁: μ ≠ 250. Tìm giá trị p p.

μ₀ = 250σ = 10n = 25x̄ = 247,76H₁: μ ≠ μ₀
p =
10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
z −2,57602,576

Một mẫu 100 phép đo có trung bình 74,7. Độ lệch chuẩn của tổng thể là 5. Tìm giới hạn trên U của khoảng tin cậy 99% cho giá trị trung bình.

x̄ = 74,7σ = 5n = 10099%
U =
11.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy175319542170236725752780xy2025607080

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = nhiệt độ theo °C và y = số kem bán được. Các tổng của chúng đã cho. Tìm hệ số tương quan Pearson r từ các tổng này.

n = 6Σx = 132Σy = 399Σx² = 2974Σy² = 27139Σxy = 8973
r =
12.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
xy32853573894211501347xy510304050x = 12

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = chi phí quảng cáo theo nghìn € và y = doanh số theo nghìn €. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Một quan sát mới (12, 50) được ghi nhận. Tìm sai số dư e = y − ŷ.

n = 6(12, 50)
e =

3Dung dịch

1.Thống kê mô tả

Đáp số: s = 18,9

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 = 137/5 = 27,4

Bình phương các độ lệch

Σ(x − x̄)² = (−9,4)² + 11,6² + (−15,4)² + (−14,4)² + 27,6² = 1429

Độ lệch chuẩn

s = √(1429/4) = 18,9

Đáp số

s = 18,9
2.Thống kê mô tả

Đáp số: P = 0,02275

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 = 2

Bảng phân phối chuẩn tắc

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Đáp số

P = 0,02275
3.Xác suất

Đáp số: σ = 1,249

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 = 1·0,1 + 2·0,25 + 3·0,15 + 4·0,35 + 5·0,15 = 3,2

Trung bình của các bình phương

E(X²) = 1·0,1 + 4·0,25 + 9·0,15 + 16·0,35 + 25·0,15 = 11,8

Phương sai

Var(X) = 11,8 − 3,2² = 1,56
σ = √1,56 = 1,249

Đáp số

σ = 1,249
4.Xác suất

Đáp số: P = 0,1172

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.

Công thức nhị thức

P(X = 3) = 120·0,53·0,57 = 120·0,125·0,007813 = 0,1172

Đáp số

P = 0,1172
5.Phân phối chuẩn

Đáp số: P = 0,9767

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

μT = 72 kg, σT = 0,8·√6 = 1,96 kg

Chuẩn hóa

z = (75,9 − 72)/1,96 = 1,99

Xác suất

P = Φ(1,99) = 0,9767

Đáp số

P = 0,9767
6.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 183,9 cm

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) = 0,8 → z = 0,8416

Quay lại x

x = 178 + 0,8416·7 = 183,89 cm

Đáp số

x = 183,89 cm
7.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn dưới = 8,053 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 = 51 − 40 = 11

Sai số chuẩn

SE = √(14²/100 + 3²/30) = 1,503

Sai số biên

E = 1,96·1,503 = 2,947

Khoảng

11 ± 2,947 → [8,053, 13,95]

Đáp số

giới hạn dưới = 8,053 h

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

8.Khoảng tin cậy

Đáp số: n = 115

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 = (1,645·26/4)² = 114,3

Làm tròn lên

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

n = 115

Đáp số

n = 115
9.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: p = 0,2627

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.

Thống kê kiểm định

SE = σ/√n = 10/√25 = 2
z = (247,76 − 250)/2 = −1,12

Diện tích đuôi

Φ(1,12) = 0,8686
1 − Φ(1,12) = 0,1314

Giá trị p

p = 2·0,1314 = 0,2627

Đáp số

p = 0,2627

p > 0,05, nên H₀ không bị bác bỏ ở mức 5%.

10.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: U = 75,99

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 biên

E = 2,576·5/√100 = 1,288

Giới hạn của khoảng

U = 74,7 + 1,288 = 75,99

Đáp số

U = 75,99
11.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r = 0,9472

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 = 8973 − 132·399/6 = 195
Sxx = 2974 − 132²/6 = 70
Syy = 27139 − 399²/6 = 605,5

Hệ số tương quan

r = 195/√(70·605,5) = 0,9472

Đáp số

r = 0,9472
12.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: e = 1,771

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 = 48/6 = 8
ȳ = 240/6 = 40

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 144

Đường hồi quy

b = 144/70 = 2,057
a = 40 − 2,057·8 = 23,54
ŷ = 23,54 + 2,057·x

Giá trị dự đoán

ŷ = 23,54 + 2,057·12 = 48,23

Phần dư

e = 50 − 48,23 = 1,771

Đáp số

e = 1,771

Điểm nằm phía trên đường thẳng.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1