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
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 10 trong số đó vượt quá 125,1 kg. Làm tròn z đến hai chữ số thập phân.
μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 10> 125,1 kg
P =
2.Phân phối chuẩnKhó
điểm IQ có phân phối chuẩn với trung bình 100 điểm và độ lệch chuẩn 15 điểm. Tìm giá trị x mà 80% trong số chúng nằm dưới (phân vị thứ 80).
μ = 100σ = 15P = 80%
x = điểm
3.Khoảng tin cậyTrung bình
Một mẫu 11 phần tử có trung bình 29 và độ lệch chuẩn s = 4,5. Tổng thể xấp xỉ chuẩn. Tìm giới hạn dưới của khoảng tin cậy 99% cho giá trị trung bình.
n = 11x̄ = 29s = 4,599%t(10) = 3,169
giới hạn dưới =
4.Khoảng tin cậyKhó
Không biết trước điều gì về tỉ lệ sản phẩm bị lỗi. Phải kiểm tra bao nhiêu sản phẩm n để khoảng tin cậy 95% cho tỉ lệ có sai số biên tối đa 0,01?
p = 0,5E = 0,0195%
n =
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
Trung bình của một tổng thể được cho là 120; độ lệch chuẩn tổng thể đã biết là 4. Một mẫu ngẫu nhiên gồm 64 quan sát có trung bình 119,35. Kiểm định H₀: μ = 120 với H₁: μ < 120. Tìm giá trị p p.
μ₀ = 120σ = 4n = 64x̄ = 119,35H₁: μ < μ₀
p =
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
Trong một thử nghiệm, 90 trong 150 bệnh nhân dùng phương pháp điều trị A hồi phục, và 168 trong 300 bệnh nhân dùng phương pháp B. Dùng tỉ lệ gộp, tìm thống kê kiểm định z cho H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 90n₁ = 150x₂ = 168n₂ = 300
z =
7.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
Bảng cho 5 cặp quan sát của x = số giờ học và y = điểm thi. Tìm hệ số xác định r² của đường thẳng bình phương tối thiểu.
n = 5
r² =
8.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
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. Dự đoán ŷ cho x = 3.
n = 5x = 3
ŷ =
9.Kiểm định chi bình phươngTrung bình
Bảng tiếp liên cho các số đếm quan sát. Với kiểm định chi bình phương về tính độc lập, hãy tìm số đếm kỳ vọng E cho ô “ca đêm, không lỗi”.
tổng hàng = 99tổng cột = 37N = 190
E =
10.Kiểm định chi bình phươngKhó
Kiểm định chi bình phương về mức độ phù hợp so sánh số đếm quan sát trong 7 nhóm với các tỉ lệ kỳ vọng đã xác định đầy đủ (không ước lượng tham số nào từ dữ liệu). 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 = 0,02169
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 = 120 kg, σT = 0,8·√10 = 2,53 kg
Chuẩn hóa
z = (125,1 − 120)/2,53 = 2,02
Xác suất
P = 1 − Φ(2,02) = 0,02169
Đáp số
P = 0,02169
2.Phân phối chuẩn
Đáp số: x = 112,6 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) = 0,8 → z = 0,8416
Quay lại x
x = 100 + 0,8416·15 = 112,62 điểm
Đáp số
x = 112,62 điểm
3.Khoảng tin cậy
Đáp số: giới hạn dưới = 24,7
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 = 10, t = 3,169
Sai số biên
E = 3,169·4,5/√11 = 4,3
Khoảng
29 ± 4,3 → [24,7, 33,3]
Đáp số
giới hạn dưới = 24,7
4.Khoảng tin cậy
Đáp số: n = 9604
Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.
Giải tìm n
n = 1,96²·0,5·0,5/0,01² = 9604
Làm tròn lên
n = 9604
Đáp số
n = 9604
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: p = 0,0968
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 = 4/√64 = 0,5
z = (119,35 − 120)/0,5 = −1,3
Diện tích đuôi
Φ(1,3) = 0,9032
1 − Φ(1,3) = 0,0968
Giá trị p
p = 0,0968
Đáp số
p = 0,0968
p > 0,05, nên H₀ không bị bác bỏ ở mức 5%.
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: z = 0,8087
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 = 90/150 = 0,6
p̂₂ = 168/300 = 0,56
p̂ = 258/450 = 0,5733
Sai số chuẩn theo H₀
SE = √(0,5733·0,4267·(1/150 + 1/300)) = 0,04946
Thống kê kiểm định
z = (0,6 − 0,56)/0,04946 = 0,8087
Đáp số
z = 0,8087
|z| < 1.96, nên H₀ không bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).
7.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: r² = 0,9819
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 = 406/5 = 81,2
Các tổng bình phương và tổng tích
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 258
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1695
Hệ số xác định
r² = 258²/(40·1695) = 0,9819
Đáp số
r² = 0,9819
Khoảng 98,19% biến thiên của y được giải thích bởi đường thẳng.
8.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: ŷ = 60,3
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 = 405/5 = 81
Các tổng bình phương và tổng tích
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 276
Đường hồi quy
b = 276/40 = 6,9
a = 81 − 6,9·6 = 39,6
ŷ = 39,6 + 6,9·x
Dự đoán
ŷ = 39,6 + 6,9·3 = 60,3
Đáp số
ŷ = 60,3
9.Kiểm định chi bình phương
Đáp số: E = 19,28
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
E = 99·37/190 = 19,28
Đáp số
E = 19,28
10.Kiểm định chi bình phương
Đáp số: χ²crit = 16,81
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.