Thống kê 2: Suy diễn thống kê: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 10 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

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

Kiểm định chi bình phương

Thống kê kiểm định
χ² = Σ(O − E)²/E
Độ phù hợp
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Tính độc lập
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
178,35185,35P = ?

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 178,35 và 185,35 cm? Cho P dưới dạng số thập phân.

μ = 178σ = 7x1 = 178,35x2 = 185,35
P =
2.Phân phối chuẩnKhó
557085100115130145điểmtrên 25%

điểm IQ tuân theo phân phối chuẩn với giá trị trung bình 100 điểm và độ lệch chuẩn 15 điểm. Kéo ngưỡng sao cho 25% cao nhất được tô bóng nằm bên phải nó. Tìm ngưỡng x.

μ = 100 điểmσ = 15 điểm25%
x = điểm
3.Khoảng tin cậyTrung bình
n = 9, s = 10LU = ?x̄ = 59E95%

Một mẫu 9 phần tử có trung bình 59 và độ lệch chuẩn s = 10. Tổng thể xấp xỉ chuẩn. Tìm giới hạn trên của khoảng tin cậy 95% cho giá trị trung bình.

n = 9x̄ = 59s = 1095%t(8) = 2,306
giới hạn trên =
4.Khoảng tin cậyKhó
μ₁ − μ₂, t(14) = 2,1450L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Hai loại phân bón được thử nghiệm. Nhóm ô 1: 10 ô, năng suất trung bình 51,5 kg, độ lệch chuẩn 9,5 kg. Nhóm ô 2: 6 ô, trung bình 63,5 kg, độ lệch chuẩn 1 kg. Giả sử các phương sai bằng nhau (t gộp, df = n₁ + n₂ − 2). Tìm giới hạn dưới của khoảng tin cậy 95% cho μ₁ − μ₂.

n₁ = 10x̄₁ = 51,5s₁ = 9,5n₂ = 6x̄₂ = 63,5s₂ = 195%t(14) = 2,145
giới hạn dưới = kg
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
−1,141,14p = ?

Trung bình của một tổng thể được cho là 100; độ lệch chuẩn tổng thể đã biết là 2,5. Một mẫu ngẫu nhiên gồm 25 quan sát có trung bình 100,57. Kiểm định H₀: μ = 100 với H₁: μ ≠ 100. Tìm giá trị p p.

μ₀ = 100σ = 2,5n = 25x̄ = 100,57H₁: μ ≠ μ₀
p =
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
−1,961,96z = ?

Trong một thử nghiệm, 32 trong 80 bệnh nhân dùng phương pháp điều trị A hồi phục, và 44 trong 80 bệnh nhân dùng phương pháp B. Dùng tỉ lệ gộp, tìm thống kê kiểm định z cho H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 32n₁ = 80x₂ = 44n₂ = 80
z =
7.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy2941862383110431250xy5102040

Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tải trọng theo kN và y = độ giãn theo mm. Tìm hệ số tương quan Pearson r.

n = 6
r =
8.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
xy25466781110171217xy51051015x = 11

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 = 11.

n = 6x = 11
ŷ =
9.Kiểm định chi bình phươngTrung bình
không lỗinhẹnặngTổngca ngày15244180ca đêm124840100Tổng277281180

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 = 1802 × 3
χ² =
10.Kiểm định chi bình phươngKhó
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Kiểm định chi bình phương về mức độ phù hợp kiểm tra xem số đếm trong 9 nhóm có tuân theo phân phối Poisson với giá trị trung bình được ước lượng từ chính dữ liệu đó hay không. Dùng bảng, tìm giá trị tới hạn χ²crit tại mức ý nghĩa α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Dung dịch

1.Phân phối chuẩn

Đáp số: P = 0,3332

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 = (178,35 − 178)/7 = 0,05
z₂ = (185,35 − 178)/7 = 1,05

Diện tích ở giữa

P = Φ(1,05) − Φ(0,05) = 0,8531 − 0,5199 = 0,3332

Đáp số

P = 0,3332
2.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 110,1 điểm

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) = 0,75

z từ bảng

z ≈ 0,67

Trở lại đơn vị ban đầu

x = 100 + 0,67·15 = 110,1 điểm

Đáp số

x = 110,1 điểm
3.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn trên = 66,69

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 = 8, t = 2,306

Sai số biên

E = 2,306·10/√9 = 7,687

Khoảng

59 ± 7,687 → [51,31, 66,69]

Đáp số

giới hạn trên = 66,69
4.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn dưới = −20,46 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 = (9·9,5² + 5·1²)/14 = 58,38
sp = 7,64

Sai số biên

E = 2,145·7,64·√(1/10 + 1/6) = 8,463

Khoảng

−12 ± 8,463 → [−20,46, −3,537]

Đáp số

giới hạn dưới = −20,46 kg
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: p = 0,2543

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 = 2,5/√25 = 0,5
z = (100,57 − 100)/0,5 = 1,14

Diện tích đuôi

Φ(1,14) = 0,8729
1 − Φ(1,14) = 0,1271

Giá trị p

p = 2·0,1271 = 0,2543

Đáp số

p = 0,2543

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

6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: z = −1,9

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 = 32/80 = 0,4
p̂₂ = 44/80 = 0,55
p̂ = 76/160 = 0,475

Sai số chuẩn theo H₀

SE = √(0,475·0,525·(1/80 + 1/80)) = 0,07896

Thống kê kiểm định

z = (0,4 − 0,55)/0,07896 = −1,9

Đáp số

z = −1,9

|z| < 1.96, nên H₀ không bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).

7.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r = 0,9945

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 = 174/6 = 29

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 288
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1198

Hệ số tương quan

r = 288/√(70·1198) = 0,9945

Đáp số

r = 0,9945
8.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: ŷ = 16,04

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 = 63/6 = 10,5

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 97

Đường hồi quy

b = 97/70 = 1,386
a = 10,5 − 1,386·7 = 0,8
ŷ = 0,8 + 1,386·x

Dự đoán

ŷ = 0,8 + 1,386·11 = 16,04

Đáp số

ŷ = 16,04
9.Kiểm định chi bình phương

Đáp số: χ² = 6,2

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

ca ngày: 80·27/180 = 12, 80·72/180 = 32, 80·81/180 = 36
ca đêm: 100·27/180 = 15, 100·72/180 = 40, 100·81/180 = 45

Thống kê chi bình phương

χ² = (15 − 12)²/12 + (24 − 32)²/32 + (41 − 36)²/36 + (12 − 15)²/15 + (48 − 40)²/40 + (40 − 45)²/45
χ² = 6,2

Đáp số

χ² = 6,2

df = 2. Tại α = 0,05, giá trị tới hạn là 5,991, nên H₀ (tính độc lập) bị bác bỏ.

10.Kiểm định chi bình phương

Đáp số: χ²crit = 18,48

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.

Bậc tự do

df = 9 − 1 − 1 = 7

Bảng

χ²crit(df = 7, α = 0,01) = 18,475

Đáp số

χ²crit = 18,475

Bác bỏ H₀ nếu χ² tính được lớn hơn giá trị này.

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-2-inference