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
240257,75P = ?

khối lượng các túi có phân phối chuẩn với trung bình 250 g và độ lệch chuẩn 5 g. Tỉ lệ nào nằm giữa 240 và 257,75 g? Cho P dưới dạng số thập phân.

μ = 250σ = 5x1 = 240x2 = 257,75
P =
2.Phân phối chuẩnKhó
235240245250255260265gdưới 80%

khối lượng các túi tuân theo phân phối chuẩn với giá trị trung bình 250 g và độ lệch chuẩn 5 g. Kéo ngưỡng sao cho 80% thấp nhất được tô bóng nằm bên trái nó. Tìm ngưỡng x.

μ = 250 gσ = 5 g80%
x = g
3.Khoảng tin cậyTrung bình
x̄E₁ = 10,695%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 576

Một khoảng tin cậy 95% cho một trung bình, dựa trên 64 quan sát và σ đã biết, có sai số biên 10,6. Sai số biên E₂ của một khoảng 90% dựa trên 576 quan sát là bao nhiêu?

95%n₁ = 64E₁ = 10,690%n₂ = 576
E₂ =
4.Khoảng tin cậyKhó
μ₁ − μ₂, t(29) = 1,6990LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Hai loại phân bón được thử nghiệm. Nhóm ô 1: 7 ô, năng suất trung bình 13 kg, độ lệch chuẩn 6 kg. Nhóm ô 2: 24 ô, trung bình 24,5 kg, độ lệch chuẩn 8,5 kg. Giả sử các phương sai bằng nhau (t gộp, df = n₁ + n₂ − 2). Tìm giới hạn trên của khoảng tin cậy 90% cho μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 13s₁ = 6n₂ = 24x̄₂ = 24,5s₂ = 8,590%t(29) = 1,699
giới hạn trên = kg
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyTrung bình
t −2,06402,064

Một mẫu 25 sinh viên có điểm trung bình 80,1 và độ lệch chuẩn mẫu 15. Tìm thống kê kiểm định t cho H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 80,1s = 15n = 25
t =
6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậyKhó
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

Cỡ mẫu phải lớn bao nhiêu để khoảng tin cậy 90% cho giá trị trung bình có sai số biên nhiều nhất là 1,5? Độ lệch chuẩn là 12. Tìm cỡ mẫu nhỏ nhất n.

σ = 12E = 1,590%
n =
7.Hồi quy tuyến tính và tương quanTrung bình
xy128225322420517613xy246152025

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
xy2641261582010261232xy510102030x = 7

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
cókhôngTổngnam552580nữ6238100Tổng11763180

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 × 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 11 cột (không tính các tổng). Kiểm định có bao nhiêu bậc tự do df?

2 × 11
df =

3Dung dịch

1.Phân phối chuẩn

Đáp số: P = 0,9167

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 = (240 − 250)/5 = −2
z₂ = (257,75 − 250)/5 = 1,55

Diện tích ở giữa

P = Φ(1,55) − Φ(−2) = 0,9394 − 0,02275 = 0,9167

Đáp số

P = 0,9167
2.Phân phối chuẩn

Đáp số: x = 254,2 g

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) = 0,8

z từ bảng

z ≈ 0,84

Trở lại đơn vị ban đầu

x = 250 + 0,84·5 = 254,2 g

Đáp số

x = 254,2 g
3.Khoảng tin cậy

Đáp số: E₂ = 2,965

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 = (1,645/1,96)·√(64/576) = 0,2798

Sai số biên mới

E₂ = 10,6·0,2798 = 2,965

Đáp số

E₂ = 2,965
4.Khoảng tin cậy

Đáp số: giới hạn trên = −5,627 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 = (6·6² + 23·8,5²)/29 = 64,75
sp = 8,047

Sai số biên

E = 1,699·8,047·√(1/7 + 1/24) = 5,873

Khoảng

−11,5 ± 5,873 → [−17,37, −5,627]

Đáp số

giới hạn trên = −5,627 kg
5.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: t = 1,7

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 chuẩn

SE = 15/√25 = 15/5 = 3

Thống kê kiểm định

t = (80,1 − 75)/3 = 1,7

Đáp số

t = 1,7
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| < 2.064, nên H₀ không bị bác bỏ ở mức 5% (hai phía).

6.Kiểm định giả thuyết và khoảng tin cậy

Đáp số: n = 174

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).

Giải tìm n

n = (1,645·12/1,5)² = 173,2

Làm tròn lên

n = 174

Đáp số

n = 174
7.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: r² = 0,9925

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 = 125/6 = 20,83

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −50,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 146,8

Hệ số xác định

r² = −50,5²/(17,5·146,8) = 0,9925

Đáp số

r² = 0,9925

Khoảng 99,25% biến thiên của y được giải thích bởi đường thẳng.

8.Hồi quy tuyến tính và tương quan

Đáp số: ŷ = 18,5

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 = 111/6 = 18,5

Các tổng bình phương và tổng tích

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 177

Đường hồi quy

b = 177/70 = 2,529
a = 18,5 − 2,529·7 = 0,8
ŷ = 0,8 + 2,529·x

Dự đoán

ŷ = 0,8 + 2,529·7 = 18,5

Đáp số

ŷ = 18,5
9.Kiểm định chi bình phương

Đáp số: χ² = 0,8901

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

nam: 80·117/180 = 52, 80·63/180 = 28
nữ: 100·117/180 = 65, 100·63/180 = 35

Thống kê chi bình phương

χ² = (55 − 52)²/52 + (25 − 28)²/28 + (62 − 65)²/65 + (38 − 35)²/35
χ² = 0,8901

Đáp số

χ² = 0,8901

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 = 10

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 = (2 − 1)·(11 − 1) = 10

Đáp số

df = 10

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