E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Giá trị tới hạn (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Quyết định
bác bỏ H0 nếu χ² > χ²crit
2Bài tập
1.Phân phối chuẩnTrung bình
Kéo z sao cho diện tích tô bóng giữa −z và z dưới đường cong chuẩn tắc bằng 0,9762. Tìm z với hai chữ số thập phân.
A = 0,9762
z =
2.Phân phối chuẩnKhó
thời gian giao hàng có phân phối chuẩn với trung bình 32 min và độ lệch chuẩn 6 min. Tìm giá trị x mà 90% trong số chúng nằm dưới (phân vị thứ 90).
μ = 32σ = 6P = 90%
x = min
3.Khoảng tin cậyTrung bình
Huyết áp của 13 bệnh nhân được đo trước và sau một đợt điều trị. Các hiệu d = trước − sau (mmHg) có trung bình 6,1 và độ lệch chuẩn 7,6. Tìm giới hạn dưới của khoảng tin cậy 90% cho hiệu trung bình.
n = 13d̄ = 6,1sd = 7,690%t(12) = 1,782
giới hạn dưới = mmHg
4.Khoảng tin cậyKhó
Độ lệch chuẩn của tổng thể là 29. Cần cỡ mẫu n lớn bao nhiêu để khoảng tin cậy 90% cho giá trị trung bình có sai số biên nhiều nhất là 1,5?
σ = 29E = 1,590%
n =
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
Hai phương pháp giảng dạy được so sánh. Nhóm 1: 10 học sinh, điểm trung bình 80, độ lệch chuẩn 7,5. Nhóm 2: 6 học sinh, điểm trung bình 87,2, độ lệch chuẩn 6. Giả sử các phương sai tổng thể bằng nhau và dùng kiểm định t hai mẫu gộp. Tìm thống kê kiểm định t cho H₀: μ₁ = μ₂, lấy hiệu là x̄₁ − x̄₂ (nhóm 1 trừ nhóm 2).
n₁ = 10x̄₁ = 80s₁ = 7,5n₂ = 6x̄₂ = 87,2s₂ = 6
t =
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
Trong một thử nghiệm, 60 trong 120 bệnh nhân dùng phương pháp điều trị A hồi phục, và 96 trong 150 bệnh nhân dùng phương pháp B. Dùng tỉ lệ gộp, tìm thống kê kiểm định z cho H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 60n₁ = 120x₂ = 96n₂ = 150
z =
7.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tuổi xe theo năm và y = giá theo nghìn €. Tìm hệ số xác định r² của đường thẳng bình phương tối thiểu.
n = 6
r² =
8.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tải trọng theo kN và y = độ giãn theo mm. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Dự đoán ŷ cho x = 7.
n = 6x = 7
ŷ =
9.Kiểm định chi bình phươngTrung bình
Bảng tiếp liên cho các số đếm quan sát. Tính thống kê chi bình phương χ² cho kiểm định tính độc lập giữa biến hàng và biến cột. Không dùng hiệu chỉnh liên tục.
N = 1402 × 2
χ² =
10.Kiểm định chi bình phươngKhó
Kiểm định chi bình phương về tính độc lập được thực hiện trên bảng tiếp liên có 2 hàng và 4 cột (không tính các tổng). Kiểm định có bao nhiêu bậc tự do df?
2 × 4
df =
3Dung dịch
1.Phân phối chuẩn
Đáp số: z = 2,26
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 + 0,9762)/2 = 0,9881
Đọc bảng z theo chiều ngược lại
Tìm 0,9881 bên trong bảng và đọc ra z.
z = 2,26
Đáp số
z = 2,26
2.Phân phối chuẩn
Đáp số: x = 39,69 min
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 = 32 + 1,282·6 = 39,69 min
Đáp số
x = 39,69 min
3.Khoảng tin cậy
Đáp số: giới hạn dưới = 2,344 mmHg
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.
Giá trị tới hạn
df = 12, t = 1,782
Sai số biên
E = 1,782·7,6/√13 = 3,756
Khoảng
6,1 ± 3,756 → [2,344, 9,856]
Đáp số
giới hạn dưới = 2,344 mmHg
4.Khoảng tin cậy
Đáp số: n = 1012
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 = (1,645·29/1,5)² = 1011
Làm tròn lên
Cỡ mẫu là một số nguyên, và làm tròn xuống sẽ khiến sai số biên quá lớn.
n = 1012
Đáp số
n = 1012
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: t = −1,991
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.
Phương sai gộp
sp² = (9·7,5² + 5·6²)/14 = 49,02
sp = 7,001
Sai số chuẩn
SE = 7,001·√(1/10 + 1/6) = 3,615
Thống kê kiểm định
t = (80 − 87,2)/3,615 = −1,991
Đáp số
t = −1,991
Với df = 14, giá trị tới hạn hai phía ở mức 5% là 2,145; |t| nhỏ hơn, nên H₀ không bị bác bỏ.
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: z = −2,314
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.
Các tỉ lệ mẫu
p̂₁ = 60/120 = 0,5
p̂₂ = 96/150 = 0,64
p̂ = 156/270 = 0,5778
Sai số chuẩn theo H₀
SE = √(0,5778·0,4222·(1/120 + 1/150)) = 0,06049
Thống kê kiểm định
z = (0,5 − 0,64)/0,06049 = −2,314
Đáp số
z = −2,314
|z| > 1,96, nên H₀ bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).
7.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: r² = 0,9754
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 = 113/6 = 18,83
Các tổng bình phương và tổng tích
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −38,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 86,83
Hệ số xác định
r² = −38,5²/(17,5·86,83) = 0,9754
Đáp số
r² = 0,9754
Khoảng 97,54% biến thiên của y được giải thích bởi đường thẳng.
8.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: ŷ = 23,83
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 = 42/6 = 7
ȳ = 143/6 = 23,83
Các tổng bình phương và tổng tích
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 203
Đường hồi quy
b = 203/70 = 2,9
a = 23,83 − 2,9·7 = 3,533
ŷ = 3,533 + 2,9·x
Dự đoán
ŷ = 3,533 + 2,9·7 = 23,83
Đáp số
ŷ = 23,83
9.Kiểm định chi bình phương
Đáp số: χ² = 0,5657
Kiểm định chi bình phương: so sánh số đếm quan sát O với số đếm kỳ vọng E theo H₀ bằng χ² = Σ(O − E)²/E. Kiểm định mức độ phù hợp: E = n·p cho mỗi nhóm, df = k − 1 (trừ thêm một cho mỗi tham số ước lượng từ dữ liệu). Kiểm định tính độc lập trong bảng r × c: E = tổng hàng × tổng cột / tổng chung, df = (r − 1)(c − 1). Bác bỏ H₀ khi χ² lớn hơn giá trị tới hạn ứng với α đã chọn.
Số đếm kỳ vọng
người hút thuốc: 40·63/140 = 18, 40·77/140 = 22
người không hút thuốc: 100·63/140 = 45, 100·77/140 = 55
df = 1. Tại α = 0,05, giá trị tới hạn là 3,841, nên H₀ (tính độc lập) không bị bác bỏ.
10.Kiểm định chi bình phương
Đáp số: df = 3
Kiểm định chi bình phương: so sánh số đếm quan sát O với số đếm kỳ vọng E theo H₀ bằng χ² = Σ(O − E)²/E. Kiểm định mức độ phù hợp: E = n·p cho mỗi nhóm, df = k − 1 (trừ thêm một cho mỗi tham số ước lượng từ dữ liệu). Kiểm định tính độc lập trong bảng r × c: E = tổng hàng × tổng cột / tổng chung, df = (r − 1)(c − 1). Bác bỏ H₀ khi χ² lớn hơn giá trị tới hạn ứng với α đã chọn.