描述统计
- 平均数
- x̄ = Σx/n
- 样本标准差
- s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
- 中位数
- 排序后数据的中间值
- z 分数
- z = (x − μ)/σ
- 正态分布
- 68% 落在 ±1σ 内,95% 落在 ±2σ 内
公式表、每个专题的关键方法步骤和 16 道练习题,完整解答附在最后。
一个 15 题焦虑量表的 Cronbach's α 为 0.88,这表明:
一个自评量表发现,同意很多陈述的人不论内容如何都会得高分。这是哪种反应偏差?如何减少?
求数据的样本标准差 s:53, 54, 38, 56, 35。
某量服从正态分布,平均数为 60,标准差为 12。数值低于 42 的比例 P 是多少?
对图中的分布,求 X 的标准差 σ。
X 的分布如图所示,Y = 5X + 1。求 Y 的标准差 σY。
X 服从均值 120 mm、标准差 0.3 mm 的正态分布;Y 独立,服从均值 80 mm、标准差 0.4 mm 的正态分布。求 X + Y 大于 199.5 mm 的概率 P。z 取两位小数。
袋装重量 服从正态分布,均值为 250 g,标准差为 5 g。拖动截断值,使阴影的前 15% 位于其右侧。求截断值 x。
测量 13 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 7.9,标准差为 4.1。 求平均差值的 90% 置信区间的上限。
总体标准差为 10。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 90% 置信区间的误差范围不超过 0.5?
据称某总体的均值为 50;已知总体标准差为 12。一个含 64 个观测值的随机样本均值为 51.89。检验 H₀: μ = 50 对 H₁: μ > 50。求 p 值 p。
在 α = 0.05 下,用容量为 25 的样本对 H₀: μ = 100 与 H₁: μ > 100 进行单侧 z 检验;已知标准差为 12.5。实际上均值为 107。 求该检验的功效 1 − β,以百分比表示。
表中给出 5 对观测值 x = 学习小时数 和 y = 考试成绩。 已给出它们的各项和。由这些和求皮尔逊相关系数 r。
表中给出 6 对观测值 x = 广告支出 (k€) 和 y = 销售额 (k€)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 预测 x = 4.5 时的 ŷ。
列联表给出了观测频数。为进行卡方独立性检验,求单元格“夜班,无缺陷”的期望频数 E。
表中给出了观测频数。在 α = 0.01 下检验两个变量是否独立(不使用连续性校正)。计算检验统计量 χ²,再与表中的临界值比较。
答案: B · 题目具有良好的内部一致性
Cronbach's α 估计内部一致性;约 0.7 或以上通常被认为可以接受。它本身并不能说明效度。
答案: C · 默认(顺从)偏差;加入反向措辞的题目
默认偏差是一种倾向于同意题目的倾向。混合正向和反向措辞的题目,意味着对一切都表示同意不再会产生极端分数。
答案: s = 9.884
描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。
答案: P = 0.06681
描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。
答案: σ = 1.135
离散随机变量:概率分布列出变量能取的每个值 x 及其概率 p(x);概率介于 0 和 1 之间,且总和为 1。期望值(均值)是 E(X) = Σx·p(x),即长期平均值。方差为 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²,标准差为 σ = √Var(X)。对线性变换 Y = aX + b:E(Y) = a·E(X) + b,Var(Y) = a²·Var(X),σY = |a|·σX;加上常数不会改变离散程度。
答案: σY = 10.14
离散随机变量:概率分布列出变量能取的每个值 x 及其概率 p(x);概率介于 0 和 1 之间,且总和为 1。期望值(均值)是 E(X) = Σx·p(x),即长期平均值。方差为 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²,标准差为 σ = √Var(X)。对线性变换 Y = aX + b:E(Y) = a·E(X) + b,Var(Y) = a²·Var(X),σY = |a|·σX;加上常数不会改变离散程度。
均值确实会改变:E(Y) = 5·2.7 + 1 = 14.5。
答案: P = 0.8413
正态变量的和与差:若 X 和 Y 相互独立且服从正态分布,则 X + Y 与 X − Y 也服从正态分布。均值相加或相减:E(X ± Y) = μX ± μY。方差总是相加,差也是如此:Var(X ± Y) = σX² + σY²,所以 σ = √(σX² + σY²)。标准差从不直接相加。n 个独立同分布项的总和,均值为 n·μ,标准差为 σ·√n。然后照常标准化:z = (x − 均值)/σ,再查 Φ(z)。
答案: x = 255.2 g
由面积反求 z:Φ(z) 是 z 左侧的面积。对于左尾面积 A,在表中找出使 Φ(z) = A 的 z。右尾面积 A 意味着 Φ(z) = 1 − A。−z 与 z 之间的中间面积 A 使每个尾部剩下 (1 − A)/2,所以 Φ(z) = (1 + A)/2。对于数值 x,用 x = μ + zσ。
答案: 上限 = 9.926 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.
答案: n = 1083
均值的置信区间:x̄ ± 误差范围。总体 σ 已知时,误差范围为 z·σ/√n;只有样本标准差 s 时,用自由度为 n − 1 的 t:t·s/√n。临界值:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。要使误差范围不超过 E,需要 n ≥ (z·σ/E)²,并向上取整。
样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。
答案: p = 0.1038
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.
p > 0.05,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀。
答案: 1 − β = 87.6 %
检验功效:功效 = 1 − β,是 H₀ 为假时拒绝 H₀ 的概率。由 μ₀ 和 z_α 求出临界值 x̄c,再用真实均值计算落在 x̄c 以外的概率:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。
答案: r = 0.7674
最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。
答案: ŷ = 50.83
最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。
答案: E = 28.09
卡方检验:用 χ² = Σ(O − E)²/E 比较观测频数 O 与 H₀ 下的期望频数 E。拟合优度检验:每个类别 E = n·p,df = k − 1(每由数据估计一个参数再减一)。r × c 列联表的独立性检验:E = 行合计 × 列合计 / 总计,df = (r − 1)(c − 1)。当 χ² 超过所选 α 下的临界值时拒绝 H₀。
答案: χ² = 4.533
卡方检验:用 χ² = Σ(O − E)²/E 比较观测频数 O 与 H₀ 下的期望频数 E。拟合优度检验:每个类别 E = n·p,df = k − 1(每由数据估计一个参数再减一)。r × c 列联表的独立性检验:E = 行合计 × 列合计 / 总计,df = (r − 1)(c − 1)。当 χ² 超过所选 α 下的临界值时拒绝 H₀。
χ² 低于临界值,所以不拒绝 H₀:没有显著证据表明两者相关。
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