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 0,9722. Tìm z với hai chữ số thập phân.
A = 0,9722
z =
2.Phân phối chuẩnKhó
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
3.Khoảng tin cậyTrung bình
Một khoảng tin cậy 99% cho một trung bình, dựa trên 100 quan sát và σ đã biết, có sai số biên 7,6. Sai số biên E₂ của một khoảng 90% từ cùng dữ liệu là bao nhiêu?
99%n₁ = 100E₁ = 7,690%
E₂ =
4.Khoảng tin cậyKhó
Đường kính của 20 trục gia công có độ lệch chuẩn mẫu 2,9 µm. Giả sử các đường kính tuân theo phân phối chuẩn, hãy tìm σ giới hạn trên của khoảng tin cậy 95% cho độ lệch chuẩn tổng thể. Với df = 19, 2,5% của phân phối χ² nằm dưới 8,907 và 2,5% nằm trên 32,852.
n = 20s = 2,9 µmχ² = 8,907, 32,852
σ = µm
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
Hai phương pháp giảng dạy được so sánh. Nhóm 1: 14 học sinh, điểm trung bình 52,5, độ lệch chuẩn 3. Nhóm 2: 7 học sinh, điểm trung bình 49,4, độ lệch chuẩn 10. 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 = 14x̄₁ = 52,5s₁ = 3n₂ = 7x̄₂ = 49,4s₂ = 10
t =
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
Một kiểm định z một phía của H₀: μ = 500 với H₁: μ < 500 được thực hiện ở mức α = 0.10 với một mẫu 25; độ lệch chuẩn đã biết là 7.5. Trên thực tế trung bình là 497.3. Tìm xác suất sai lầm loại II β theo phần trăm.
μ₀ = 500μ = 497,3σ = 7,5n = 25α = 0,10
β = %
7.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
Bảng cho 5 cặp quan sát của x = tuổi xe theo năm và y = giá theo nghìn €. Các tổng của chúng đã cho. Tìm hệ số tương quan Pearson r từ các tổng này.
n = 5Σx = 15Σy = 93Σx² = 55Σy² = 1887Σxy = 240
r =
8.Hồi quy tuyến tính và tương quanKhó
Bảng cho 6 cặp quan sát của x = tuổi xe theo năm và y = giá theo nghìn €. Dùng đường thẳng bình phương tối thiểu ŷ = a + b·x. Với giá trị x nào thì đường thẳng dự đoán ŷ = 21?
n = 6ŷ = 21
x =
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 3 cột (không tính các tổng). Kiểm định có bao nhiêu bậc tự do df?
2 × 3
df =
3Dung dịch
1.Phân phối chuẩn
Đáp số: z = 2,2
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 + 0,9722)/2 = 0,9861
Đọc bảng z theo chiều ngược lại
Tìm 0,9861 bên trong bảng và đọc ra z.
z = 2,20
Đáp số
z = 2,20
2.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
3.Khoảng tin cậy
Đáp số: E₂ = 4,853
Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.
Tỉ số các sai số biên
E₂/E₁ = (1,645/2,576)·√(100/100) = 0,6386
Sai số biên mới
E₂ = 7,6·0,6386 = 4,853
Đáp số
E₂ = 4,853
4.Khoảng tin cậy
Đáp số: σ = 4,236 µm
Khoảng cho một phương sai: (n − 1)s²/σ² có phân phối χ² với n − 1 bậc tự do. Khoảng 95% cho σ² chạy từ (n − 1)s² chia cho giá trị χ² trên (2,5% nằm trên nó) đến (n − 1)s² chia cho giá trị χ² dưới (2,5% nằm dưới nó); khoảng cho σ là căn bậc hai của cả hai giới hạn. Nó không đối xứng quanh s.
Tổng bình phương
(n − 1)s² = 19·2,9² = 159,8
Các giới hạn cho σ²
159,8/32,852 = 4,864
159,8/8,907 = 17,94
Giới hạn cho σ
σ = √17,94 = 4,236 µm
Đáp số
σ = 4,236 µm
Khoảng 95% cho σ: [2,205, 4,236] µm.
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: t = 1,09
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 = (13·3² + 6·10²)/19 = 37,74
sp = 6,143
Sai số chuẩn
SE = 6,143·√(1/14 + 1/7) = 2,844
Thống kê kiểm định
t = (52,5 − 49,4)/2,844 = 1,09
Đáp số
t = 1,09
Với df = 19, giá trị tới hạn hai phía ở mức 5% là 2,093; |t| nhỏ hơn, nên H₀ không bị bác bỏ.
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy
Đáp số: β = 30,22 %
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 = 7,5/√25 = 1,5
x̄c = 500 − 1,282·1,5 = 498,1
z theo trung bình thật
z = (498,1 − 497,3)/1,5 = 0,518
Sai lầm loại II
lực của kiểm định = P(Z < 0.518) = 69.78%
β = 100% − 69,78% = 30,22%
Đáp số
β = 30,22%
7.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: r = −0,9836
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 = 240 − 15·93/5 = −39
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 1887 − 93²/5 = 157,2
Hệ số tương quan
r = −39/√(10·157,2) = −0,9836
Đáp số
r = −0,9836
8.Hồi quy tuyến tính và tương quan
Đáp số: x = 2,739
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 = 117/6 = 19,5
Các tổng bình phương và tổng tích
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −34,5
Đường hồi quy
b = −34,5/17,5 = −1,971
a = 19,5 − (−1,971)·3,5 = 26,4
ŷ = 26,4 − 1,971·x
Giải tìm x
x = (21 − 26,4)/(−1,971) = 2,739
Đáp số
x = 2,739
9.Kiểm định chi bình phương
Đáp số: χ² = 2,462
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: 40·91/140 = 26, 40·49/140 = 14
người không hút thuốc: 100·91/140 = 65, 100·49/140 = 35
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 = 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.