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課程使用之教科書為:
Douglas C. Montgomery and George C. Runger . Applied Statistics and Probability for Engineers, 7th Edition. https://www.wiley.com/en-us/applied-statistics-and-probability-for-engineers-7th-edition-p-9781119400363
C2
2.1.25
| Complete Response ( | Total | |
|---|---|---|
| Ribavirin plus interferon alfa ( | 16 | 21 |
| Interferon alfa | 6 | 19 |
| Untreated controls | 0 | 20 |
- a.
- A 事件的總和
- b.
- A 事件和 B 事件交集 (AND,同時發生)
- c.
- A 事件和 B 事件的聯集 (OR)
- d.
- A’ 事件和 B’ 事件的交集 (AND,同時不發生)
- 算法 1:
- 算法 2:
2.2.7
-
不放回抽樣,與順序無關,使用組合方法(Combination)
-
共 140 個樣本,10 個不合格,130 個合格
-
a. How many different samples are possible?
- 求所有可能的組合數
- 140 chips 中選 5 chips 的組合數
-
b. How many samples contain exactly one nonconforming chip?
- 求恰好 1 個不合格的組合數
- 10 個不合格 chips 中選 1 個,130 個合格 chips 中選 4 個
-
c. How many samples contain at least one nonconforming chip?
- 求至少 1 個不合格的組合數
- 總組合數 - 全合格 chips 的組合數
2.2.14
-
不放回抽樣,與順序無關,使用組合方法(Combination)
-
共 12 個樣本,2 個不合格,10 個合格
-
a. How many samples contain exactly 1 nonconforming part?
- 求恰好 1 個不合格的組合數
- 2 個不合格中選 1 個,10 個合格中選 2 個
-
b. How many samples contain at least 1 nonconforming part?
- 求至少 1 個不合格的組合數
- 有不合格的組合數 = 總組合數 - 全合格的組合數
2.2.15
-
有順序,使用排列方法(Permutation)
-
共 12 個樣本,3 個 knee (K)、4 個 hip (H)、5 個 shoulder (S)
-
意即:{KKKHHHHSSSSS}
-
a. How many different sequences are possible?
- 求所有可能的排列數
- 相同類型的手術彼此不區分,多重排列
全 排 列 數 重 複 排 列 數
-
b. How many different sequences have all hip, knee, and shoulder surgeries scheduled consecutively?
- 求所有同類連續下的排列數
- 共 K, H, S 三類,將其視為三個區塊,而區塊內元素皆為同類(只有 1 種排列)。
-
c. How many different schedules begin and end with a knee surgery?
- 求以 K 開始與結束的排列數
- 首固定為 K,尾固定為 S,中間排列 10 個
- 所以中間的 10 個元素中,有 1 個 K、4 個 H,5 個 S
全 排 列 數 重 複 排 列 數
2.3.8
- 共 100 個樣本,70 個 High Shock (A)、75 個 High Scratch (B)
| Shock Resistance | |||
|---|---|---|---|
| High ( | Low | ||
| Scratch Resistance | High ( | 70 | 9 |
| Low | 16 | 5 |
- a.
- A 事件發生的機率
- b.
- B 事件發生的機率
- c.
- A’ 事件不發生的機率(A 事件不發生)
- 算法 1:
- 算法 2:
- d.
- A 和 B 事件同時發生的機率
- e.
- A 和 B 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
- f.
- A’ 和 B 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
2.3.12
| Hospital: | 1 | 2 | 3 | 4 ( | Total |
|---|---|---|---|---|---|
| Total | 5,292 | 6,991 | 5,640 | 4,329 | 22,252 |
| LWBS ( | 195 | 270 | 246 | 242 | 953 |
| Admitted | 1,277 | 1,558 | 666 | 984 | 4,485 |
| Not admitted | 3,820 | 5,163 | 4,728 | 3,103 | 16,814 |
- a.
- A 和 B 事件同時發生的機率
- b.
- A’ 事件不發生的機率(A 事件不發生)
- 算法 1:
- 算法 2:
- c.
- A 和 B 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
- d.
- A 和 B’ 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
- e.
- A’ 和 B’ 事件同時發生的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
2.4.2
- a.
- A’ 事件不發生的機率(A 事件不發生)
- b.
- A 和 B 事件聯集的機率
- c.
- A’ 和 B 事件同時發生的機率
- d.
- A 和 B’ 事件同時發生的機率
- e.
- A 和 B 事件聯集的補集的機率
- f.
- A’ 和 B 事件聯集的機率
2.4.8
-
4 colors ( C), 3 font types (T), 5 font sizes (S), 3 images (I), 5 text phrases (P)
-
指 C 為 red; 指 S 不是最小的 -
所有可能的組合數:
-
-
-
-
a.
- A 和 B 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
-
b.
- A 和 B’ 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
- 算法 2:
-
c.
- A’ 和 B’ 事件聯集的機率
- 算法 1:
- 算法 2:
- 算法 3:
2.5.1
-
共 300 個樣本,243 個完成 color transformation (A)、256 個完成 textural transformation (B)
-
a. If a leaf completes the color transformation, what is the probability that it will complete the textural transformation?
- 求完成 color transformation 的樣本中,完成 textural transformation 的機率:
- 求完成 color transformation 的樣本中,完成 textural transformation 的機率:
-
b. If a leaf does not complete the textural transformation, what is the probability it will complete the color transformation?
- 求未完成 textural transformation 的樣本中,完成 color transformation 的機率:
- 求未完成 textural transformation 的樣本中,完成 color transformation 的機率:
2.5.4
-
共 107 個樣本。55 個有 gas leaks (A)、72 個有 electrical failure (B)
-
a. That failure involves a gas leak
- 求有 gas leaks 的機率:
- 求有 gas leaks 的機率:
-
b. That there is evidence of electrical failure given that there was a gas leak
- 求有 gas leaks 的樣本中,有 electrical failure 的機率:
- 求有 gas leaks 的樣本中,有 electrical failure 的機率:
-
c. That there is evidence of a gas leak given that there is evidence of electrical failure
- 求有 electrical failure 的樣本中,有 gas leaks 的機率:
- 求有 electrical failure 的樣本中,有 gas leaks 的機率:
2.5.6
-
共 500 個樣本,5 個 defective、495 個 acceptable。
-
每次隨機選 2 個樣本,不放回抽樣,與順序無關,使用組合方法(Combination)
-
a. What is the probability that the second one selected is defective given that the first one was defective?
- 求第一個 defective 後,第二個 defective 的機率:
- 算法 1:
- 第一個 defective 後,剩下 4 個 defective,499 個樣本。
- 算法 2:
- 求第一個 defective 後,第二個 defective 的機率:
-
b. What is the probability that both are defective?
- 求兩個 defective 的機率:
P(\text{defective 1st})\times P(\text{defective 2nd})$
- 求兩個 defective 的機率:
-
c. What is the probability that both are acceptable?
- 求兩個 acceptable 的機率:
P(\text{acceptable 1st})\times P(\text{acceptable 2nd})- 第一個 acceptable 後,剩下 494 個 acceptable,498 個樣本。
- 求兩個 acceptable 的機率:
-
d. What is the probability that the third one selected is defective given that the first and second ones selected were defective?
- 求第一個和第二個 defective 後,第三個 defective 的機率:
- 算法 1:
- 當第一個和第二個 defective 後,剩下 3 個 defective,498 個樣本。
- 算法 2:
- 當第一個和第二個 defective 後,剩下 3 個 defective,498 個樣本。
- 求第一個和第二個 defective 後,第三個 defective 的機率:
-
e. What is the probability that the third one selected is defective given that the first one selected was defective and the second one selected was okay?
- 求第一個 defective 和第二個 acceptable 後,第三個 defective 的機率:
- 算法 1:
- 當第一個 defective 和第二個 acceptable 後,剩下 4 個 defective,498 個樣本。
- 算法 2:
- 當第一個 defective 和第二個 acceptable 後,剩下 4 個 defective,498 個樣本。
- 求第一個 defective 和第二個 acceptable 後,第三個 defective 的機率:
-
f. What is the probability that all three are defective?
- 求三個 defective 的機率:
- 求三個 defective 的機率:
2.6.5
- 求有 edge roughness 的機率:
- 已知:
- 並且:
- 故:
其中:- A = edge roughness
- B = new blades
- C = average sharpness
- D = worn blades
2.7.8
-
已知,有 4 個對手(假設分別為 a, b, c, d),每個對手
,且為獨立事件 (independent)。但是,若玩家被打敗( ),則遊戲結束。 -
a. What is the probability that a player defeats all four opponents in a game?
- 求玩家 defeat 所有 4 個對手的機率:
- 由於為獨立事件:
- 求玩家 defeat 所有 4 個對手的機率:
-
b. What is the probability that a player defeats at least two opponents in a game?
- 求玩家 defeat 至少 2 個對手的機率:
- 算法 1:
(第一局就被打敗) (第一局勝利,第二局被打敗)
- 算法 2:
- 求玩家 defeat 至少 2 個對手的機率:
-
c. If the game is played three times, what is the probability that the player defeats all four opponents at least once?
- 求玩家至少在 3 次遊戲中,至少有 1 次 defeat 所有 4 個對手的機率:
- 可解讀為所有機率減去都沒有 defeat 所有 4 個對手的機率:
- 而 defeat 所有 4 個對手的機率(
)已在 a 中計算過。故沒有 defeat 所有 4 個對手的機率: - 3 次遊戲中,都沒有 defeat 所有 4 個對手的機率:
- 求玩家至少在 3 次遊戲中,至少有 1 次 defeat 所有 4 個對手的機率:
2.7.11
flowchart LR start1 --> a[A0.9] --> mid1 --> b[C0.9] --> mid2 --> c[E0.8] --> end1 start1 --> d[B0.95] --> mid1 --> e[D0.95] --> mid2 --> f[F0.9] --> end1 start1[ ] mid1[ ] mid2[ ] end1[ ] style start1 fill:none,stroke-width:0px,opacity:0 style mid1 fill:none,stroke-width:0px,opacity:0 style mid2 fill:none,stroke-width:0px,opacity:0 style end1 fill:none,stroke-width:0px,opacity:0
- 由題可知,求
- 各 device 的機率為獨立事件。
- 故
2.8.1
-
已知:
-
並且:
-
a. What is the probability that a product attains a good review?
- 求 good review 的機率:
- 求 good review 的機率:
-
b. If a new design attains a good review, what is the probability that it will be a highly successful product?
- 求 good review 的機率下,highly successful 的機率:
- 求 good review 的機率下,highly successful 的機率:
-
c. If a product does not attain a good review, what is the probability that it will be a highly successful product?
- 求 not good review 的機率下,highly successful 的機率:
- 求 not good review 的機率下,highly successful 的機率:
2.8.7
-
已知:
-
並且:
-
求 Color=blue 的機率下,來自 search site 的機率:
-
-
-
2.S19
-
共 20 個 bolts,5 個 not torqued,15 個 torqued。
-
每次隨機選 4 個 bolts,不放回抽樣,與順序無關,使用組合方法(Combination)
-
a. What is the probability that all 4 of the selected bolts are torqued to the proper limit?
- 求 4 個 torqued 的機率:
- 求 4 個 torqued 的機率:
-
b. What is the probability that at least 1 of the selected bolts is not torqued to the proper limit?
- 求至少 1 個 not torqued 的機率:
- 求至少 1 個 not torqued 的機率:
C3
3.1.10
3.1.17
- 由題可知,
、 、 - 由於為獨立事件,且為離散型隨機變數。
3.3.1
- 已知,
- 故平均值 (mean):
- 變異數 (variance):
3.3.6
- 已知上表為 Nickel Charge 的機率分佈表(PDF)。為離散型隨機變數。
- 求 Nickel Charge 的累積分佈函數 (CDF):
- 求 Nickel Charge 的平均值 (mean):
- 求 Nickel Charge 的變異數 (variance):
3.3.8
- 已知:
- 為離散型隨機變數。
- 求 Carbon Dioxide 的平均值 (mean):
- 求 Carbon Dioxide 的變異數 (variance):
3.5.1
- 二項式分配條件:
- 只有兩種可能結果
- 試驗次數固定 n 次
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (每次試驗獨立)
- 符合:
- 只有兩種可能結果
- 試驗次數固定 n 次 (30 selected)
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (每次試驗獨立)
- 不符合:
- 只有兩種可能結果
- 試驗次數固定 n 次
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (without replacement,造成每次試驗機率不同 > 不獨立)
- 不符合:
- 只有兩種可能結果
- 試驗次數固定 n 次
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (各元件的故障機率不同)
- 不符合:
- 只有兩種可能結果 (可能有超過兩種可能結果)
- 試驗次數固定 n 次 (無試驗次數概念)
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (機率不確定)
- 不符合:
- 只有兩種可能結果
- 試驗次數固定 n 次
- 每次試驗的成功機率 p 相同 (可排除某些選項,使試驗成功機率不同)
3.5.7
- 已知,
,且為獨立事件。重複試驗 10 次。為離散型隨機變數。 - 屬二項式分配題型。其中,
、 。
- 求 exactly 3 calls 的機率:
binomPdf(10,0.4,3)=nCr(10,3)(0.4)^(3)(0.6)^(10-3) - 求 least 1 call 的機率:
1-binomPdf(10,0.4,0)=1-nCr(10,0)(0.4)^(0)(0.6)^(10-0) - 求 expected number of calls:
3.5.10
- 已知,
。為獨立事件。重複試驗 20 次。為離散型隨機變數。 - 屬二項式分配題型。其中,
、 。
- 求 exactly 3 individuals by outside factors 的機率:
binomPdf(20,0.13,3)=nCr(20,3)(0.13)^(3)(0.87)^(20-3) - 求 least 3 individuals by outside factors 的機率:
binomCdf(20,0.13,3,20)=∑((nCr(20,i)(0.13)^(i)(0.87)^(20-i)),i,3,20) - 求平均值 (mean) 和標準差 (standard deviation):
3.5.11
- 已知,
。為獨立事件。重複試驗 100000 次。為離散型隨機變數。
- 二項式分配題型。其中,
、 。 - 求 no hits 的機率:
binomPdf(10^(5),((10^(4))/(36^(6))),0)=nCr(10^(5),0)((10^(4))/(36^(6)))^(0)(1-((10^(4))/(36^(6))))^(10^(5)) - 求平均值 (mean) 和變異數 (variance):
3.8.1
- 已知,為泊松分布題型。其中,
。
- mean = 4:
- 求
的機率:
poissPdf(4,0)=((4)^(0)/0!)*e^(-4) - 求
的機率:
poissCdf(4,0,2)=∑(((@e^(−4)*(4)^(i))/(i!)),i,0,2) - 求
的機率:
poissPdf(4,4)=((@e^(−4)*(4)^(4))/(4!)) - 求
的機率:
poissPdf(4,8)=((@e^(−4)*(4)^(8))/(8!))
- 求
- mean = 0.4
3.8.2
- 已知,為泊松分布題型。其中,
。
- 求 exactly 5 calls in one hour 的機率:
poissPdf(10,5)=((10)^(5)/5!)*e^(-10) - 求 3 or fewer calls in one hour 的機率:
poissCdf(10,0,3)=∑(((@e^(−10)*(10)^(i))/(i!)),i,0,3) - 求 exactly 15 calls in two hours 的機率:
:
poissPdf(20,15)=(@e^(−20)20^(15))/(15!) - 求 exactly 5 calls in 30 minutes 的機率:
:
poissPdf(5,5)=(@e^(−5)5^(5))/(5!)
3.8.8
- 已知,為泊松分布題型。其中,
。
- 求 no views in a minute 的機率:
poissPdf(1.5,0)=((1.5)^(0)/0!)*e^(-1.5) - 求 2 or fewer views in 10 minutes 的機率 (
):
poissCdf(15,0,2)=∑(((@e^(−15)*(15)^(i))/(i!)),i,0,2) - 不會影響。因為泊松分布需要滿足獨立性,且不受時間長度影響。 (機率不受時間長度影響)
- 求 no views in 1.5 * x minutes 的機率:
3.8.9
- 已知,為泊松分布題型。其中,
@ 。
- 求 no surface flaws 的機率:
poissPdf(0.05*10,0)=((0.05*10)^(0)/0!)*@e^(-0.05*10) - 求 none of the 10 cars has any surface flaws 的機率
- 用二項式分配解。其中,
- 算法 1.
(10 台車都沒缺陷):
binomPdf(10,0.6065,10)=nCr(10,10)(0.6065)^(10)(1-0.6065)^(10-10) - 算法 2.
(0 台車有缺陷):
binomPdf(10,1-0.6065,0)=nCr(10,0)(0.3935)^(0)(1-0.3935)^(10-0)
- 算法 1.
- 用泊松分配解。其中,
; :
poissPdf(5,0)=((5)^(0)/0!)*@e^(-5)
- 用二項式分配解。其中,
- 求 at most 1 car has any surface flaws 的機率:
3.8.10
- 已知,為泊松分布題型。其中,
。
- 求 at least 1 inclusion 的機率:
1-poissPdf(2.5,0)=1-(@e^(−2.5)(2.5)^(0))/(0!) - 求 at least 5 inclusions in 5.0 cubic millimeters 的機率(
):
- 求
的體積:
- 求
的 :
C4
4.1.5
- 已知,機率密度函數
for 。為連續型隨機變數。
∫(1.5*x^(2),x,0,1)
∫(1.5*x^(2),x,0.5,1)
∫(1.5*x^(2),x,−0.5,0.5) :
solve(∫(1.5*x^(2),x,a,1)=0.05,a)
4.2.1
- 已知,累積分配函數
。為連續型隨機變數。
4.3.5
- 已知,機率密度函數
from 1200 to 1210 millimeters。為連續型隨機變數。
-
- 求平均值 (mean):
∫(x*0.1,x,1200,1210) - 求變異數 (variance):
∫((x-1205)^(2)*0.1,x,1200,1210) - 求標準差 (standard deviation):
- 求平均值 (mean):
- 求 proportion of cables is within specifications:
∫(0,x,1195,1200)+∫(0.1,x,1200,1205)
4.5.1
normCdf(−∞,1.32,0,1)
normCdf(−∞,3,0,1)
normCdf(1.45,∞,0,1)
normCdf(−2.15,∞,0,1)
normCdf(−2.34,1.76,0,1)
4.5.2
- 已知,為標準常態分布題型。從表格中查找 z 值。
- 當
時, 。(面積 為符合對稱性,所以左右兩邊的面積相等)
:
,
solve(normCdf(−x,x,0,1)=0.95,x)|x>0 :
,
solve(normCdf(−x,x,0,1)=0.99,x)|x>0 :
,
solve(normCdf(−x,x,0,1)=0.68,x)|x>0 :
,
solve(normCdf(−x,x,0,1)=0.9973,x)|x>0
4.5.7
- 已知,為常態分布題型。其中,
、 。
- 求 more than 0.5 seconds 的機率:
1-normCdf(−∞,0.5,0.4,0.05) - 求 between 0.4 and 0.5 seconds 的機率:
normCdf(0.4,0.5,0.4,0.05) - 求 P(X > x) = 0.9 的 reaction time:
solve(normCdf(−x,x,0.4,0.05)=0.1,x)|x>0
4.5.8
- 已知,為常態分布題型。其中,
、 。
- 求標準差 (standard deviation):
solve(normCdf(−∞,200,159.2,x)=0.841,x)|x>0 - 求四分位數 (quartiles):
- Q25:
solve(normCdf(−∞,x,159.2,40.858170121643)=0.25,x)|x>0 - Q75:
solve(normCdf(−∞,x,159.2,40.858170121643)=0.75,x)|x>0
- Q25:
- 求 P(X < x) = 0.9:
solve(normCdf(−∞,x,159.2,40.858170121643)=0.9,x)|x>0 - 求 moderate risk 的機率 (more than 1 but less than 2 standard deviations =
):
normCdf(159.2+40.8582,159.2+2*40.8582,159.2,40.8582)
normCdf(159.2+2*40.8582,∞,159.2,40.8582)- 求 less than 1 standard deviation below the mean 的機率:
normCdf(−∞,159.2-40.8582,159.2,40.8582)
4.5.14
- 已知,為常態分布題型。其中,
、 。
- 求 exceeds 0.0026 的機率:
1-normCdf(−∞,0.0026,0.002,0.0004) - 求 between 0.0014 and 0.0026 的機率:
normCdf(0.0014,0.0026,0.002,0.0004) - 求 standard deviation of P(0.0014 < X < 0.0026) = 0.995:
solve(normCdf(0.0014,0.0026,0.002,x)=0.995,x)|x>0
4.5.20
- 已知:
- 為常態分布題型。
- PH subjects:
、 - control subjects:
、
- 求 PH subjects 的 P(X > x) = 0.05:
solve(normCdf(−∞,x,36,12)=0.95,x)|x>0 - 求 control subjects 的 P(X > 55.7382):
normCdf(−∞,55.7382,56,8) - EF 低較可能是 PH subjects。
4.6.1
- 已知,為二項式分布題型。其中,
、 。
- 精確解:
binomCdf(200,0.4,0,70)
binomCdf(200,0.4,70,90)binomPdf(200,0.4,80)
- 近似解:
、 。
normCdf(−∞,((70.5-200*0.4)/(√(200*0.4*0.6))),0,1)
4.6.3
- 算法 1. 二項式分配題型。其中,
、 。- 求 more than 200 的機率:
1-binomCdf(1000,0.193,0,200) - 求 between 180 and 300 的機率:
binomCdf(1000,0.193,180,300)=∑((nCr(1000,i)*(0.193)^(i)*(1-0.193)^(1000-i)),i,180,300)
- 求 more than 200 的機率:
- 算法 2. 常態分佈近似解:試驗次數
、成功機率 ,故 、 。- 求 more than 200 的機率:
1-normCdf(−∞,200+0.5,193,12.48) - 求 between 180 and 300 的機率:
normCdf(180-0.5,300+0.5,193,12.48)
- 求 more than 200 的機率:
4.6.5★
- 已知,為泊松分布題型。其中,
。 、
- 求 more than 20,000 的機率:
1-poissCdf(10000,0,20000) - 求 less than 9900 的機率:
poissCdf(10000,0,9899) - 求 P(X > x) = 0.01 的 x 值:
solve(1-poissCdf(10000,0,x)=0.01,x)|x>0 - 求 365 天中 exceed 10,200 的天數(exceed 10,200 的機率 * 365):
(1-poissCdf(10000,0,10200))*365 - 求 365 天中 exceed 10,200 天數 > 15 天的機率:
1-binomCdf(365,1-poissCdf(10000,0,10200),0,15)
4.6.6
- 已知,為二項式分布題型。其中,
、 。
- 第一題
- 求平均值 (mean):
- 求變異數 (variance):
- 求標準差 (standard deviation):
- 求平均值 (mean):
- 求 less than 350 的機率:
- 估計解:
- 精確解:
binomCdf(362000,0.001,0,349)
- 估計解:
- 求 P(X > x) = 0.05 的 x 值:
- 估計解:
solve(normCdf(−∞,x,362,19.016782062168)=0.95,x)|x>0 - 精確解:
invBinom(0.05,362000,0.001)
- 估計解:
- 求 more than 400 @ 2 months 的機率:
(1-binomCdf(362000,0.001,0,400))^2
C6
6.1.9
- Exercise group:
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
- 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
- No-exercise group:
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
- 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
6.4.4
- 第一題
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
- 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
6.5.8
- 第一題
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
varSamp({45,38,47,41,35,43})=((sum(({45,38,47,41,35,43}-41.5)^(2)))/(6-1)) - 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 第二題
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
varSamp({10,3,12,6,0,8})=((sum(({10,3,12,6,0,8}-6.5)^(2)))/(6-1)) - 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 第三題
- 求樣本平均值 (sample mean):
- 求樣本變異數 (sample variance):
varSamp({450,380,470,410,350,430})=((sum(({450,380,470,410,350,430}-415)^(2)))/(6-1)) - 求樣本標準差 (sample standard deviation):
- 求樣本平均值 (sample mean):
C7
7.2.3
- 已知,為常態分布題型。其中,
、 、 。
- 由於樣本數 n = 6,故修正標準差為
- 求 P(X > 75.75):
1-normCdf(−∞,75.75,75.5,((3.5)/(√(6))))
7.2.5
- 已知,為常態分布隨機變數題型。其中,
、 ,求樣本數 n。
- 由於樣本數 n,故修正標準差為
- 代入得:
7.2.6
- 已知,為常態分布隨機變數題型。其中,
、 、 。 - 由於樣本數 n = 49,故修正標準差為
- 求 less than 10 的機率:
normCdf(−∞,10,8.2,((1.5)/(√(49)))) - 求 between 5 and 10 的機率:
normCdf(5,10,8.2,((1.5)/(√(49)))) - 求 less than 6 的機率:
normCdf(−∞,6,8.2,((1.5)/(√(49))))
7.3.7
- 已知,為常態分布隨機變數題型。其中,
。
- 求 point estimate of the mean,指樣本平均值:
- 求 point estimate of the standard deviation,指樣本標準差:
- 求 standard error of the point estimate,指修正後樣本標準差:
- 求 point estimate of the median,指樣本中位數:
- 求 more than 430 的機率:
7.3.8
- 已知,為二項式分布隨機變數題型。其中,
為樣本數、 為成功機率。
為無偏估計量 (unbiased estimator)。
C8
題型分析-分佈
- Z 分佈:
- 適用題型:母體標準差(σ)已知。
- t 分佈:
- 適用題型:母體標準差(σ)未知。
- χ² 分佈:
- 適用題型:母體標準差(σ)未知,求標準差的信賴區間。
8.1.3
- 求樣本平均值
:- 已知 Confidence interval 為 [38.02, 61.98], [39.95, 60.05]
- 故樣本平均值為:
- 95%=[38.02, 61.98]; 90%=[39.95, 60.05]
8.1.4
- 母體標準差已知,用 z 分佈。
- 已知 σ = 20 (使用 z 分佈); α = 0.05; L = 40; |x̄-μ| = L/2 = 20
- 故
invNorm(1-0.05/2, 0, 1) - 求
- 代入得:
- 故
- 已知 σ = 20 (使用 z 分佈); α = 0.01; L = 40; |x̄-μ| = L/2 = 20
- 故
invNorm(1-0.01/2, 0, 1) - 求
- 代入得:
- 故
8.1.7
- 母體標準差已知,用 z 分佈。
- 求 CI:
- 已知 σ = 0.001; n = 15; x̄ = 74.036; α = 0.01
- 故
invNorm(1-0.01/2, 0, 1) - 代入得:
- 求 lower-confidence bound:
- 已知 σ = 0.001; n = 15; x̄ = 74.036; α = 0.01
- 故
invNorm(1-0.01, 0, 1) - 代入得:
- 討論:Lower-confidence bound 的下限(單尾)比 CI 的下限(雙尾)大。
8.1.9
- 母體標準差已知,用 z 分佈。
- 求樣本數 n:
- 已知
; x̄ = 3250; n = 12; E = 15; α = 0.01
invNorm(1-0.01/2, 0, 1)- 代入得:
- 故
- 已知
8.1.12
- 母體標準差已知,用 z 分佈。
- 求 95% CI:
- 已知 σ = 0.66; n = 5; α = 0.05
- 故
invNorm(1-0.05/2, 0, 1) - x̄ = mean({2.69, 5.76, 2.67, 1.62, 4.12}) = 3.372
- 代入得:
- 求樣本數 n:
- 已知 σ = 0.66; L = 0.55; α = 0.05; E = L/2 = 0.275
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 故
8.2.3
- 母體標準差未知,用 t 分佈。
- 求 95% CI:
- 已知 α = 0.05; x̄ = 60,139.7; n = 16; α = 0.05; df = n-1 = 15
invt(1-0.05/2, 15)- 代入得:
8.2.5
- 母體標準差未知,用 t 分佈。
- 求 99% One-sided upper CI:
- 已知 x̄ = 118.3; s = 9.9; n = 14; α = 0.01; df = n-1 = 13
invt(1-0.01, 13)- 代入得:
8.2.12
- 求 95% Two-sided CI
- 母體標準差未知,用 t 分佈。
- 求 95% Two-sided CI:
- 已知 n = 12; α = 0.05; df = n-1 = 11
invt(1-0.05/2, 11)- x̄ = mean({2.31, 2.09, 2.36, 1.95, 1.98, 2.25, 2.16, 2.07, 1.88, 1.94, 1.97, 2.02}) = 2.0817
- s = stDevSamp({2.31, 2.09, 2.36, 1.95, 1.98, 2.25, 2.16, 2.07, 1.88, 1.94, 1.97, 2.02}) = 0.1564
- 代入得:
- 確認是否有證據顯示該診所的平均 CAT 掃描數量高於整體系統平均值。
- 已知 1.95 < 1.9823,顯示該診所的平均 CAT 掃描數量高於整體系統平均值。
- 進一步以 One-sided CI 進行試驗:
- 已知 n = 12; α = 0.05; df = n-1 = 11
invt(1-0.05, 11)- 代入得:
- 1.95 < 2.0006,顯示該診所的平均 CAT 掃描數量高於整體系統平均值。
8.3.1
- 母體標準差未知,用卡方分布。
- 求 95% CI:
- 已知 s = 0.37; n = 51; α = 0.05; df = n-1 = 50
invχ²(1-0.05/2, 50)
invχ²(0.05/2, 50)- 代入得:
8.3.7
- 母體標準差未知,用卡方分布。
- 求 95% Two-Sided CI:
- 已知 n = 39; α = 0.05; df = n-1 = 38
- s = stDevSamp({5.47, 5.37, 5.38, 4.63, 5.37, 3.74, 3.71, 4.96, 4.64, 5.11, 5.65, 5.39, 4.16, 5.62, 4.57, 4.64, 5.48, 4.57, 4.57, 4.51, 4.86, 4.56, 4.61, 4.32, 3.98, 5.70, 4.15, 3.98, 5.65, 3.10, 5.04, 4.62, 4.51, 4.34, 4.16, 4.64, 5.12, 3.71, 4.64}) = 0.6294
invχ²(1-0.05/2, 38)
invχ²(0.05/2, 38)- 代入得:
8.4.1
- 求 95% CI:
- 已知 n = 768; x = 412; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 求 95% Lower Confidence Bound:
- 已知 n = 768; x = 412; α = 0.05
invNorm(1-0.05, 0, 1)- 代入得:
8.4.3
- 求 95% Two-Sided CI:
- 已知 n = 30; x = 12; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 求樣本數 n:
- 已知
; E = 0.02; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 故
- 已知
8.4.5
- 求 95% CI:
- 已知 n = 500; x = 466; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 求樣本數 n:
- 已知
; E = 0.01; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 故
- 已知
- 若假設機器僅正確讀取一半的數字,即
,則:
- 已知
; E = 0.01; α = 0.05
invNorm(1-0.05/2, 0, 1)- 代入得:
- 故
- 已知
C9 (本章題號遺失)
錯誤類型
| 決策 | ||
|---|---|---|
(True) | 正確 (Correct) (1- | Type II error ( |
(False) | Type I error ( | 正確 (Correct) (1- |
計算
-
- 當:
(虛無假設) (對立假設)
- 則:
- Type I error (
) =
- Type II error (
) =
- Type I error (
- 當:
-
- 當:
(虛無假設) (對立假設)
- 則:
- Type I error (
) =
- Type II error (
) =
- Type I error (
- 當:
(9-3 p320)
- 求定義虛無假設(Null Hypothesis,
)和對立假設(Alternative Hypothesis, ): (標準差未減少) (標準差已減少)
- 當無法拒絕虛無假設時,是否能強烈證明標準差未減少?
- 無法,只能說明沒有足夠的證據來拒絕虛無假設(
,標準差未減少),但無法強烈證明標準差一定未減少。
- 無法,只能說明沒有足夠的證據來拒絕虛無假設(
(9-5~9.9 p320)
- 求 Type I error probability (
):- Type I error 是指當虛無假設
為真時,錯誤地拒絕 的機率。
- 已知:
(使用 z 分佈)- n = 4
- 代入得:
normCdf(−∞,−2,0,1)
- Type I error 是指當虛無假設
- 求 Type II error probability (
):- Type II error 是指當虛無假設
為假時,錯誤地接受 的機率。
- 已知 true mean
- 代入得:
1 - normCdf(−∞,1,0,1)
- Type II error 是指當虛無假設
- 求 Type II error probability (
) when the true mean is 11.5 kilograms:
- 已知 true mean
- 代入得:
1 - normCdf(−∞,0,0,1)
- 已知 true mean
- 使用 n = 16 和相同的臨界區域:
- 求 Type I error probability (
):
normCdf(−∞,−4,0,1) - 求 Type II error probability (
) when the true mean is 11.25 kilograms:
1 - normCdf(−∞,2,0,1) - 求 Type II error probability (
) when the true mean is 11.5 kilograms:
1 - normCdf(−∞,0,0,1)
- 求 Type I error probability (
- 求臨界區域的邊界,當 Type I error probability (
) 為 0.01 和 n = 4 時:
- 已知
; n = 4; σ = 0.5 - 帶入得:
invNorm(0.01, 0, 1) - 故得:
solve(normCdf(−∞,4.*(x-12),0,1)=0.01,x)
- 已知
- 求臨界區域的邊界,當 Type I error probability (
) 為 0.05 和 n = 4 時:
- 已知
; n = 4; σ = 0.5 - 故目標為求
- 得:
solve(normCdf(−∞,4.*(x-12),0,1)=0.05,x)
12+invNorm(0.05,0,1)*((0.5)/(√(4)))
- 已知
- 求臨界區域的邊界,當 Type I error probability (
) 為 0.01 和 n = 16 時:
- 已知
; n = 16; σ = 0.5 - 故目標為求
- 得:
solve(normCdf(−∞,8.*(x-12),0,1)=0.01,x)
- 已知
- 求臨界區域的邊界,當 Type I error probability (
) 為 0.05 和 n = 16 時:- 已知
; n = 16; σ = 0.5 - 故目標為求
- 得:
solve(normCdf(−∞,8.*(x-12),0,1)=0.05,x)
- 已知
- 求 Type II error probability (
),當 true mean elongation 為 11.5 公斤,且 和 n = 4 時:
- 已知
; ; n = 4 - 已知
(子題 6 的結果) - 帶入得:
1-normCdf(−∞,((11.5888-11.5)/(((0.5)/(√(4))))),0,1)
- 已知
- 求 Type II error probability (
),當 true mean elongation 為 11.5 公斤,且 和 n = 16 時:
- 已知
; ; n = 16 - 已知
(子題 8 的結果) - 帶入得:
1-normCdf(−∞,((11.7944-11.5)/(((0.5)/(√(16))))),0,1)
- 已知
- 求 P-value,當觀察到的統計量為 x̄ = 11.25 時:
normCdf(−∞,((11.25-12)/(((0.5)/(√(4))))),0,1)normCdf(−∞,−3,0,1) - 求 P-value,當觀察到的統計量為 x̄ = 11.0 時:
normCdf(−∞,((11.0-12)/(((0.5)/(√(4))))),0,1)normCdf(−∞,−4,0,1) - 求 P-value,當觀察到的統計量為 x̄ = 11.75 時:
normCdf(−∞,((11.75-12)/(((0.5)/(√(4))))),0,1)
normCdf(−∞,−1,0,1)
(9-26 p321)
- 近似解:
- 已知:n = 10; p = 0.3
- Type I error probability (α):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
normCdf(−∞,((0.1-0.3)/(√(((0.3*0.7)/(10))))),0,1)
normCdf(−∞,−1.3801,0,1)
- 已知
- Type II error probability (β):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
1-normCdf(−∞,((0.1-0.2)/(√(((0.2*0.8)/(10))))),0,1)
1-normCdf(−∞,−0.7906,0,1)
- 已知
- Power = 1 - Type II error probability (β):
- 已知
(子題 2 的結果) - 代入得:
1-0.7854
- 已知
(9-27 p321)
解法 1
- 近似解:
- 已知:n = 500; p = 0.6
- 求 Type I error probability (
):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
1-normCdf(−∞,9.1287,0,1)
- 已知
- 求 Type II error probability (
):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
normCdf(−∞,((0.8-0.75)/(√(((0.75*(1-0.75))/(500))))),0,1)
- 已知
解法 2
- 近似解:
;- 已知:n = 500; p = 0.6
- 求 Type I error probability (
):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
1-normCdf(−∞,9.1744,0,1)
- 已知
- 求 Type II error probability (
):
- 已知
(虛無假設) (對立假設)
- 代入得:
normCdf(−∞,((400.5-375)/(√(500*0.75*(1-0.75)))),0,1)
- 已知
(9-32 p329)
- 已知:
- 求臨界值
,表 ,即 。
- 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.005, 0, 1)
invNorm(1-0.005, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.025, 0, 1)
invNorm(1-0.025, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.05, 0, 1)
invNorm(1-0.05, 0, 1)
(9-33 p329)
- 已知:
- 求臨界值
,表 ,即 。
- 求臨界值
,當 時:
invNorm(1-0.01, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(1-0.05, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(1-0.10, 0, 1)
(9-34 p329)
- 已知:
- 求臨界值
,表 ,即 。
- 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.01, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.05, 0, 1) - 求臨界值
,當 時:
invNorm(0.10, 0, 1)
(9-37 p329)
- 已知:
- 求 P-value,表
。
- 求 P-value,當
時:
normCdf(−∞,2.05,0,1) - 求 P-value,當
時:
normCdf(−∞,−1.84,0,1) - 求 P-value,當
時:
normCdf(−∞,0.4,0,1)
(9-38 p330)
- 已知:
(虛無假設) (對立假設)- 樣本數: n = 25
- 標準差: σ = 1.8
-
填寫缺失項目。
- SE Mean (SE(
)) = - P =
2*(1-normCdf(−∞,((35.710-35)/(((1.8)/(√(25))))),0,1))
2*(1-normCdf(−∞,1.9722,0,1))
Variable N Mean (x̄) StDev ( )SE Mean (SE( ))Z P x 25 35.710 1.475 0.295 1.9722 0.0486 - 結論:P-value = 0.0486 < 0.05,拒絕虛無假設 (
),即有足夠證據證明平均值不等於 35。
- SE Mean (SE(
-
Two-sided test (
)。 -
求 95% Two-Sided CI:
- 已知
; n = 25; σ = 1.8; x̄ = 35.710 - 帶入得:
- 已知
-
求 P-value,當
時:
1-normCdf(−∞,((35.710-35)/(((1.8)/(√(25))))),0,1)
1-normCdf(−∞,1.9722,0,1)
(9-39 p330)
- 已知:
(虛無假設) (對立假設)- 樣本數: n = 10
- 標準差: σ = 0.75
-
填寫缺失項目。
- StDev (
) =
1-normCdf(−∞,((19.889-20)/(((0.75)/(√(10))))),0,1)
1-normCdf(−∞,−0.4680,0,1)
Variable N Mean (x̄) StDev ( )SE Mean (SE( ))Z P x 10 19.889 0.7495 0.237 −0.4680 0.6801 - 結論:P-value = 0.6801 > 0.05,無法拒絕虛無假設 (
),即無法證明平均值大於 20。
- StDev (
-
One-sided test (
)。 -
求 95% Two-Sided CI:
- 已知
; n = 10; σ = 0.75; x̄ = 19.889 - 帶入得:
- 已知
-
求 P-value,當
時:
2*normCdf(−∞,((19.889-20)/(((0.75)/(√(10))))),0,1)
(9-40 p330)
- 已知:
(虛無假設) (對立假設)- 樣本數: n = 16
- 標準差: σ = 1.1
-
填寫缺失項目:
- SE Mean (SE(
)) =
1-normCdf(−∞,((15.016-14.5)/(((1.1)/(√(16))))),0,1)
1-normCdf(−∞,1.8764,0,1)
Variable N Mean (x̄) StDev ( )SE Mean (SE( ))Z P x 16 15.016 1.015 0.2538 1.8764 0.0303 - 結論:P-value = 0.0303 < 0.05,拒絕虛無假設 (
),即平均值大於 14.5。
- SE Mean (SE(
-
One-sided test (
)。 -
求 95% Lower Bound CI:
- 已知
; n = 16; σ = 1.1; x̄ = 15.016 - 帶入得:
15.016 - invNorm(1-0.05, 0, 1) * (1.1/sqrt(16))
- 已知
-
求 P-value,當
時:
2*(1-normCdf(−∞,((15.016-14.5)/(((1.1)/(√(16))))),0,1))
2*(1-normCdf(−∞,1.8764,0,1))
(9-43 p330)
- 已知:
(虛無假設) (對立假設)- 樣本數: n = 15
- 標準差: σ = 0.9
- 求 P-value:
- 帶入得:
2*normCdf(−∞,((2.78-3)/(((0.9)/(√(15))))),0,1)
2*normCdf(−∞,−1.7321,0,1) - 結論:P-value = 0.3438 > 0.05,無法拒絕虛無假設 (
),即無法證明平均值不等於 3。
- 帶入得:
- 求檢力 (Power):
- 求
: - 帶入得
:
- 結論:
- 求
- 求樣本數 (n):
- 已知
; (檢力 >= 0.9, 即 ); ; ; - 帶入得:
((invNorm(1-0.05/2, 0, 1) + invNorm(1-0.1, 0, 1))^2 * (0.9^2))/((3.75-3)^2) - 結論:
,即至少需要 16 個樣本來檢測平均值為 3.75。
- 已知
(9-53 p338)
- 已知:
;
- 求臨界值
,當 ; n = 20 時:
invT(1-0.01, 19) - 求臨界值
,當 ; n = 12 時:
invT(1-0.05, 11) - 求臨界值
,當 ; n = 15 時:
invT(1-0.10, 14)
(9-58 p338)
- 已知:
(虛無假設) (對立假設)- 樣本數: n = 20
-
填寫缺失項目。
- SE Mean (SE(
)) = - 95% Lower Bound =
92.379 - invT(1-0.05, 19) * (0.717/sqrt(20)) - P-value =
1-tCdf(−∞,8.6012,19)
Variable N Mean (x̄) StDev ( )SE Mean (SE( ))95% Lower Bound T P x 20 92.379 0.717 0.1603 92.1018 8.6012 2.8101e-08 - 結論:P-value = 2.8101e-08 < 0.05,拒絕虛無假設 (
),即有足夠證據證明平均值大於 91。
- SE Mean (SE(
-
One-sided test (
)。 -
求 P-value,當
時:
- 帶入得:
1-tCdf(−∞,((92.379-90)/(((0.717)/(√(20))))),19) - 結論:P-value = 3.33e-12 < 0.05,拒絕虛無假設 (
),不會改變結論,即有足夠證據證明平均值大於 90。
- 帶入得:
(9-64 p339)
- 已知:
- 樣本數: n = 20
- x̄ = 26.035
- 標準差: s = 4.784764747008
- 標準差未知,使用 t 分佈進行假設檢定。
- 求 P-value:
- 已知:
- H₀: μ = 25 (虛無假設)
- H₁: μ > 25 (對立假設)
- n = 20
- 帶入得:
1-tCdf(−∞,((26.035-25)/(((4.784764747008)/(√(20))))),19)
1-tCdf(−∞,0.5773,19)
- 已知:
- 略
- 求檢力 (Power):
- 求
: - 帶入得
:
- 求
(9-65 p339)
- 已知:
- 樣本數: n = 20
- x̄ = 129.747
- s = 0.8764
- 標準差未知,使用 t 分佈進行假設檢定。
- 求 P-value:
- 已知:
- H₀: μ = 130 (虛無假設)
- H₁: μ ≠ 130 (對立假設)
- n = 20
- 帶入得:
2*tCdf(−∞,((129.747-130)/(((0.8764)/(√(20))))),19)
- 已知:
- 略
- 求檢力 (Power):
- 求
:
130-invt(1-((0.05)/(2)),20-1)*((0.8764)/(√(20)))
130+invt(1-((0.05)/(2)),20-1)*((0.8764)/(√(20)))
- 帶入得
:
- 結論:
- 求
- 求樣本數 (n):圖解
- 求
- 由於
,查表 Chart VII,d = 0.1141 (橫軸); (縱軸),交點 。
- 求
(9-80 p343)
- 檢定統計量:
- 雙尾檢定 P-value:
- 已知
and n = 20- 自由度 df = n - 1 = 20 - 1 = 19
- 已知
and n = 12- 自由度 df = n - 1 = 12 - 1 = 11
- 已知
and n = 15- 自由度 df = n - 1 = 15 - 1 = 14
(9-88 p344)
- 已知:
- 樣本數: n = 15
- 標準差: s = 0.008
- 標準差未知,使用
分佈進行假設檢定。
- 檢定標準差是否超過 0.01 毫米。
- 已知:
- H₀: σ² = 0.01 (虛無假設)
- H₁: σ² > 0.01 (對立假設)
- n = 15
- s = 0.008
- df = n - 1 = 14
- 檢定統計量:
- P-value:
1-χ²Cdf(−∞,8.96,14)
- 已知:
- 求當實際標準差超過假設值 50% (σ = 0.01 * 1.5 = 0.015) 時,檢定的能力 (檢力, Power)。
- 求檢力 (Power):
- 帶入得:
1-χ²Cdf(−∞,3.9822,14)
- 求檢力 (Power):
C10
10.1.1
- 已知:
- 已知標準差,使用 Z 分佈。
- 已知標準差,使用 Z 分佈。
- 求 P-Value:
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ ≠ 0
((4.7-7.8)/(√(((10^(2))/(10))+((5^(2))/(15)))))- P-Value = 2 * P(z < −0.9076) =
2*normCdf(−∞,−0.9076,0,1) - P-Value > α,故無法拒絕 H₀,沒有足夠證據證明兩者有差異。
- (補充,使用區間判斷)
[invNorm(((0.05)/(2)),0,1),−invNorm(((0.05)/(2)),0,1)]- -0.9076 介於區間內,故無法拒絕 H₀,沒有足夠證據證明兩者有差異。
- 求 Confidence Interval:
- 故得:CI = [−9.794551484, 3.594551484]
- 而由於 CI 中存在 0,則無法拒絕 H₀,沒有足夠證據證明兩者有差異。
- 求 Power (= 1 - β):
- 已知:
- 得:
normCdf(−z(0.025)-((3)/(√(((10^(2))/(10))+((5^(2))/(15))))),z(0.025)-((3)/(√(((10^(2))/(10))+((5^(2))/(15))))),0,1)
p(z(0.025)-((3)/(√(((10^(2))/(10))+((5^(2))/(15))))))-p(−z(0.025)-((3)/(√(((10^(2))/(10))+((5^(2))/(15))))))
p(z(0.025)-((3*√(105))/(35)))-p(−z(0.025)-((3*√(105))/(35))) - 故:
- 求當 β = 0.05 時需要的 n:
- 已知:
; - 得:
10.1.4
- 已知:
- 已知標準差,使用 Z 分佈。
- 求 P-Value (α = 0.10):
- H₀: μ₁ - μ₂ = 10
- H₁: μ₁ - μ₂ < 10
normCdf(−∞,−1.9044,0,1)- P-Value < α,拒絕 H₀。製程改變後的平均黏度與製程改變前的平均黏度增加不超過 10。
- 求 Confidence Interval:
- 故得:CI = [−21.07725670, 7.727256703]
- 而由於 CI 中存在 0,則無法拒絕 H₀。即無法證明製程改變對黏度有影響。
- 說明二者結論:可得結論,經過製程改變後,黏度平均值增加不超過 10。亦可由信賴區間得知,90% 信賴區間為 [−21.07725670, 7.727256703],即黏度平均值增加不超過 10(最高為 7.73)。
10.2.2
- 已知:
- 未知標準差,使用 t 分佈。
二者標準差相等。
- 未知標準差,使用 t 分佈。
- 求 P-Value (α = 0.05)
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ ≠ 0
2*tCdf(−∞,−3.7501,28)- P-Value < α,拒絕 H₀。均值不相等。
- 求 Confidence Interval:
- 得:CI = [−4.7932948158777, −1.4067051841223]
- 由於 CI 中不包含 0,故拒絕 H₀。均值不相等。
- 求 Power (= 1 - β):
(3-0)/(2*2.2638)- 查圖 VII:
- α = 0.05(e); d = 0.6626 (橫軸); n* = 2n - 1 = 29 (曲線)
- 縱軸 (Probability of accepting H₀) 交點約為 0.1。
- 因 β ≈ 0.1,則
- 求當 β = 0.05 時需要的 n:
(差異不為負,故取絕對值)
(2-0)/(2*2.2638)- 查圖 VII:
- α = 0.05(e); d = 0.4417 (橫軸); β = 0.05 (縱軸)
- 曲線約為 n* = 75。
10.2.3
- 已知:
- 標準差未知,使用 t 分佈。
- σ₁² = σ₂² 二者標準差相等。
√(((14*0.35+16*0.4)/(15+17-2)))
- 測試二產品是否有差異(雙尾)
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ ≠ 0
2*tCdf(0.2300,∞,30)- P-Value > α,無法拒絕 H₀。無法證明二產品有差異。
- 求 Confidence Interval:
- 得 CI = [-0.39401451336798, 0.49401451336798]
(8.73-8.68)-invt(1-((0.05)/(2)),30)*0.6137*sqrt((1/15)+(1/17))
(8.73-8.68)+invt(1-((0.05)/(2)),30)*0.6137*sqrt((1/15)+(1/17)) - 由於 CI 中包含 0,故無法拒絕 H₀。無法證明二產品有差異。
10.2.6
- 已知:
- 標準差未知,使用 t 檢定。
- σ₁² ≠ σ₂² 二者標準差不相等。
- 求 P-Value (α = 0.05)
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ < 0
((290-321)/(√(((12^(2))/(10))+((22^(2))/(16)))))
(((12^(2))/(10)+((22^(2))/(16)))^(2))/((((12^(2))/(10))^(2))/(10-1)+(((22^(2))/(16))^(2))/(16-1))
tCdf(−∞,−4.6393,23.7211)- P-Value < α,拒絕 H₀。均值不相等。
- 解法補充:
,故拒絕 H₀。均值不相等。
- 求 P-Value (α = 0.05;
)- H₀: μ₁ - μ₂ = 25
- H₁: μ₁ - μ₂ > 25
- σ₁² ≠ σ₂² 二者標準差不相等。
((290-321-25)/(√(((12^(2))/(10))+((22^(2))/(16)))))
(((12^(2))/(10)+((22^(2))/(16)))^(2))/((((12^(2))/(10))^(2))/(10-1)+(((22^(2))/(16))^(2))/(16-1)) ,故無法拒絕 H₀。無法證明產品二者均值差異大於 25。
- 求 Confidence Interval:
- 得 CI = [−44.822905672394, −17.177094327606]
((290-321)-invt(1-((0.05)/(2)),23)*√(((12^(2))/(10))+((22^(2))/(16))))
((290-321)+invt(1-((0.05)/(2)),23)*√(((12^(2))/(10))+((22^(2))/(16)))) - 由於 CI 中不包含 0,故拒絕 H₀。在 95% 的信賴水準下,二產品不相等。
10.2.8 (10-26)
- 已知:
- 標準差未知,使用 t 檢定。
- σ₁² = σ₂² 二者標準差相等。
√(((8-1)*0.11^(2)+((8-1)*0.09^(2)))/(8+8-2))
- 求 P-Value (α = 0.10):
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ > 0
((1.15-1.06)/(0.1005*√((1/8)+(1/8))))
1-tCdf(−∞,1.7910,14)- P-Value < α,拒絕 H₀。故 20-mil 薄膜的平均速度大於 25-mil 薄膜的平均速度。
- 求 Confidence Interval (α = 0.05):
- 得
((1.15-1.06)-invt(1-((0.05)/(2)),14)*0.1005*√((1/8)+(1/8)))
((1.15-1.06)+invt(1-((0.05)/(2)),14)*0.1005*√((1/8)+(1/8)))
10.4.3 (10-54)
- 已知:
- 標準差未知,使用 t 檢定,且數據為配對樣本。
- D = {14.58,48.52,97.22,113.99,174.73,212.72,277.38}-{14.76,49.1,99.99,117.53,181.22,220.14,294.8} = {−0.18,−0.58,−2.77,−3.54,−6.49,−7.42,−17.42}
mean({−0.18,−0.58,−2.77,−3.54,−6.49,−7.42,−17.42})
stDevSamp({0.18,0.58,2.77,3.54,6.49,7.42,17.42})
- 求 P-Value (α = 0.05):
- H₀: μ₁ - μ₂ = 0
- H₁: μ₁ - μ₂ ≠ 0
((−5.4857-0)/(((5.9239)/(√(7)))))
2*tCdf(abs(-2.4501),∞,6)- P-Value < α,拒絕 H₀。在 95% 的信賴水準下,二方法均值不相等。
- 求 Confidence Interval (α = 0.05):
- 得
−5.4857-invt(1-((0.05)/(2)),6)*((5.9239)/(√(7)))
−5.4857+invt(1-((0.05)/(2)),6)*((5.9239)/(√(7)))
10.4.7 (10-62)
- 已知:
- 標準差未知,使用 t 檢定,又為配對樣本。
- D = {1.07}
- 單尾檢定,因為研究者想知道平均增加的單詞數是否為正。
- 求 P-Value (α = 0.05):
- H₀:
= 0 - H₁:
> 0
(1.07-0)/(3.195/√(99))
tCdf(3.3322,∞,98)- P-Value < α,拒絕 H₀。平均增加的單詞數為正。
- 解法補充:
invt(1-0.05,98) ,故拒絕 H₀。平均增加的單詞數為正。
- H₀:
- 參與者在加入研究前後都進行了記憶測試,因此可以視為成對 t 檢定。
- 沒有使用藥物情況下,能力仍有顯著提升,這表明在此類測試中包含安慰劑是很重要的,因為它可以幫助確定任何觀察到的效果是否真的是由藥物引起的。
10.5.2 (10-68)
- 已知:
- 標準差未知,欲比較兩個樣本的變異數,使用 F 檢定。
- 求 P-Value (α = 0.05):
- H₀: σ₁² = σ₂²
- H₁: σ₁² ≠ σ₂²
(4.7^(2))/(5.8^(2))
2*Fcdf(0,0.6567,9,15)- P-Value > α,無法拒絕 H₀。無法證明二者變異數不同。
10.6.2 (10-84)
- 已知:
- 二項分佈,使用 Z 檢定。
- 求 P-Value (α = 0.05):
- H₀: p₁ - p₂ = 0
- H₁: p₁ - p₂ > 0
((14/18)-(22/30))/(√(((14+22)/(18+30))*((1-((14+22)/(18+30))))*((1/18)+(1/30))))
1-normCdf(−∞,0.3443,0,1)- P-Value > α,無法拒絕 H₀。無法證明長撕裂的成功率較高。
- 求 One-sided Confidence Bound (α = 0.05):
- 得
((14/18)-(22/30))-invnorm(1-0.05,0,1)*√(((14/18)*(1-(14/18))/(18))+((22/30)*(1-(22/30))/(30))) - 由於 CI 中包含 0 ([−0.1644, ∞)),故無法拒絕 H₀。無法證明長撕裂的成功率較高。
10.6.3 (10-86)
- 已知:
- 二項分佈,使用 Z 檢定。
- 求 P-Value (α = 0.05):
- H₀: p₁ - p₂ = 0
- H₁: p₁ - p₂ ≠ 0
((15/300)-(8/300))/(√(((23/600)*((1-(23/600)))*((1/300)+(1/300))))
2*(1-normCdf(−∞,1.4884,0,1))- P-Value > α,無法拒絕 H₀。二者沒有顯著差異。
- 求 Confidence Interval (α = 0.05):
- 得
((15/300)-(8/300))-invnorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(((15/300)*(1-(15/300))/(300))+((8/300)*(1-(8/300))/(300)))
((15/300)-(8/300))+invnorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(((15/300)*(1-(15/300))/(300))+((8/300)*(1-(8/300))/(300))) - (由於 CI 中包含 0 ([−0.0073, 0.0540]),故無法拒絕 H₀。二者沒有顯著差異。)
- 求 Power (p₁ = 0.05, p₂ = 0.01):
√(((0.05*(1-(0.05)))/(300))+((0.01*(1-(0.01)))/(300)))- 得:
((invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(0.03*0.97*(((1)/(300))+((1)/(300))))-(0.05-0.01))/(0.0138))
((-invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(0.03*0.97*(((1)/(300))+((1)/(300))))-(0.05-0.01))/(0.0138))
normCdf(−∞,−0.9204,0,1)-normCdf(−∞,−4.8767,0,1)
- 求 n (p₁ = 0.05, p₂ = 0.01, Power ≥ 0.9):
(((invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√((((0.05+0.01)*(1-0.05+1-0.01))/(2)))+invNorm(0.9,0,1)*√(0.05*(1-0.05)+0.01*(1-0.01)))^(2))/((0.05-0.01)^(2))) - 求 Power (p₁ = 0.05, p₂ = 0.02):
√(((0.05*(1-(0.05)))/(300))+((0.02*(1-(0.02)))/(300)))- 得:
((invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(0.0350*0.9650*(((1)/(300))+((1)/(300))))-(0.05-0.02))/(0.0150))
((−invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√(0.0350*0.9650*(((1)/(300))+((1)/(300))))-(0.05-0.02))/(0.0150))
normCdf(−∞,−0.0393,0,1)-normCdf(−∞,−3.9607,0,1)
- 求 n (p₁ = 0.05, p₂ = 0.02, Power ≥ 0.9):
(((invNorm(1-((0.05)/(2)),0,1)*√((((0.05+0.02)*(1-0.05+1-0.02))/(2)))+invNorm(0.9,0,1)*√(0.05*(1-0.05)+0.02*(1-0.02)))^(2))/((0.05-0.02)^(2)))
C13
13.2.1
- 求 Factor 的 Level 數:
- 已知總 DF = 19,Error DF = 16,則 Factor DF = 19 - 16 = 3。
- 因為 Factor DF = Level - 1,故 Level = 3 + 1 = 4 ■ 。
- 求 Replicates 數 (n):
- 已知 Total DF = 19,故 n = Total DF + 1 = 19 + 1 = 20
- 因為每個 Level 有相同的 Replicates 數,故每個 Level 的 Replicates 數 = n / Level = 20 / 4 = 5 ■ 。
- 填寫 ANOVA 表格:
Source DF SS MS F P-value Factor 3 117.4 39.1 1.5766 0.2340 Error 16 396.8 24.8 - - Total 19 514.2 - - -
Fcdf(1.5766,∞,3,16)
- 當 α = 0.05 時,P-value > α,無法拒絕 H₀。各水平均值之間沒有顯著差異。
13.2.4
- ANOVA (α = 0.05):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 3-1 = 2 1,952.6439 976.3219 93.5756 2.5152e-14 Error 35-2 = 33 344.3058 10.4335 Total 12*3-1 = 35 2,296.9497 - 令:
- {118.8,122.6,115.6,113.6,119.5,115.9,115.8,115.1,116.9,115.4,115.6,107.9,105.4,101.1,102.7,97.1,101.9,98.9,100.,99.8,102.6,100.9,104.5,93.5,102.1,105.8,99.6,102.7,98.8,100.9,102.8,98.7,94.7,97.8,99.7,98.6}→total
- {118.8,122.6,115.6,113.6,119.5,115.9,115.8,115.1,116.9,115.4,115.6,107.9}→a
- {105.4,101.1,102.7,97.1,101.9,98.9,100.,99.8,102.6,100.9,104.5,93.5}→b
- {102.1,105.8,99.6,102.7,98.8,100.9,102.8,98.7,94.7,97.8,99.7,98.6}→c
sum(total)36*varPop(total)- 補充算法:
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(36))
- 補充算法:
(((sum(a))^(2)+(sum(b))^(2)+(sum(c))^(2))/(12))-(((sum(total))^(2))/(36))
Fcdf(93.5756,∞,2,33)
- 由於 P-value < α,拒絕 H₀。各水平均值之間有顯著差異。
- 建立計算表
- 試驗 DC 的平均抗氧化能力是否有顯著提升:
- 計算 CI:
- 其中
invt(1-0.025,33)
- 得 CI:
- DC: [114.1613, 117.9554]
mean(a)-invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12))), mean(a)+invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12))) - DC+MK: [98.8029, 102.5971]
mean(b)-invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12))), mean(b)+invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12))) - MC: [98.2863, 102.0804]
mean(c)-invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12))), mean(c)+invt(1-0.025,33)*√(((10.4335)/(12)))
- DC: [114.1613, 117.9554]
- DC 的 CI [114.1613, 117.9554] 遠大於 DC+MK、MC 的 CI,故有證據顯示 DC 的平均抗氧化能力有顯著提升。
- 計算 CI:
13.2.6
- ANOVA (α = 0.05):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 6-1 = 5 1,133.3750 226.6750 30.8518 7.7690E-8 Error 23-5 = 18 132.2500 7.3472 Total 6*4-1 = 23 1,265.6250 - 令:
- {80,83,83,85,75,75,79,79,74,73,76,77,67,72,74,74,62,62,67,69,60,61,64,66}→total
- {80,83,83,85}→a
- {75,75,79,79}→b
- {74,73,76,77}→c
- {67,72,74,74}→d
- {62,62,67,69}→e
- {60,61,64,66}→f
24*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c),sum(d),sum(e),sum(f)}^(2)))/(4))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(30.8518,∞,4,18)
- 令:
- 由於 P-value < α,拒絕 H₀。各水平均值之間有顯著差異。
- 建立計算表
- 求 diameter = 1.40 的 Confidence Interval (α = 0.05):
invt(1-((0.05)/(2)),18)
[mean(e)-invt(1-0.025,18)*√(((7.3472)/(4))),mean(e)+invt(1-0.025,18)*√(((7.3472)/(4)))]
[65.0 - 2.1009*√(((7.3472)/(4))),65.0 + 2.1009*√(((7.3472)/(4)))]- 得 CI = [62.152645610152, 67.847354389848]。
13.2.7
- ANOVA:
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 4-1 = 3 28,633.3333 9,544.4444 1.8654 0.2138 Error 11-3 = 8 40,933.3333 5,116.6667 Total 4*3-1 = 11 69,566.6667 - 令:
- {1530,1530,1440,1610,1650,1500,1560,1730,1530,1500,1490,1510}→total
- {1530,1530,1440}→a
- {1610,1650,1500}→b
- {1560,1730,1530}→c
- {1500,1490,1510}→d
12*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c),sum(d)}^(2)))/(3))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(1.8654,∞,3,8)
- 令:
- 由於 P-value > α,無法拒絕 H₀。各 rodding level 的平均抗壓強度之間沒有顯著差異。
- 建立計算表
- 由上表可知 P-value = 0.2138。
13.3.1
- ANOVA (α = 0.05):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 4-1 = 3 16.2198 5.4066 8.2900 0.0077 Error 11-3 = 8 5.2175 0.6522 Total 4*3-1 = 11 21.4373 - 令:
- {2.76,5.67,4.49,1.43,1.70,2.19,2.34,1.97,1.47,0.94,1.36,1.65}→total
- {2.76,5.67,4.49}→a
- {1.43,1.70,2.19}→b
- {2.34,1.97,1.47}→c
- {0.94,1.36,1.65}→d
12*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c),sum(d)}^(2)))/(3))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(8.2900,∞,3,8)
- 令:
- 由於 P-value < α,拒絕 H₀。各 wafer position 的平均薄膜厚度均勻度之間有顯著差異。
- 建立計算表
- 求組間變異 (
):
- 求組內變異 (
):
13.2.12
- ANOVA (α = 0.05):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 3-1 = 2 1.8480 0.9240 6.0158 0.0086 Error 23-2 = 21 3.2255 0.1536 Total 3*8-1 = 23 5.0736 - 令:
- {0.0121,0.0132,0.0011,0.0023,0.0391,0.0052,0.0003,0.0014,0.0031,0.0006,0.0000,0.0000,0.0220,0.0019,0.0007,0.0000,0.1562,0.2227,0.0953,0.8911,1.3892,0.0152,1.7916,0.1992}→total
- {0.0121,0.0132,0.0011,0.0023,0.0391,0.0052,0.0003,0.0014}→a
- {0.0031,0.0006,0.0000,0.0000,0.0220,0.0019,0.0007,0.0000}→b
- {0.1562,0.2227,0.0953,0.8911,1.3892,0.0152,1.7916,0.1992}→c
24*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c)}^(2)))/(8))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(6.0158,∞,2,21)
- 令:
- 由於 P-value < α,拒絕 H₀。各 ANN 的 RMSE 之間有顯著差異。
- 建立計算表
- 求 ANN2 Confidence Interval (α = 0.05):
invt(1-((0.05)/(2)),21)
[mean(b)-invt(1-0.025,21)*√(((0.1536)/(8))),mean(b)+invt(1-0.025,21)*√(((0.1536)/(8)))]
[0.0034 - 2.0806*√(((0.1536)/(8))), 0.0034 + 2.0806*√(((0.1536)/(8)))]- 得 CI = [−0.28461976148941, 0.29169476148941]。
- 由於同質性假設不成立,故 CI 不可靠,重新使用 t 分佈進行計算:
[mean(b)-invt(1-0.025,7)*((stDevSamp(b))/(√(8))),mean(b)+invt(1-0.025,7)*((stDevSamp(b))/(√(8)))]- 得 CI = [−0.00276607830376, 0.00984107830376]。
13.3.3
- ANOVA (α = 0.01):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 6-1 = 5 56,357.5000 11,271.5000 4.5983 0.0044 Error 29-5 = 24 58,830.0000 24,51.2500 Total 6*5-1 = 29 115,187.5000 - 令:
- {1545,1440,1440,1520,1580,1540,1555,1490,1560,1495,1595,1550,1605,1510,1560,1445,1440,1595,1465,1545,1595,1630,1515,1635,1625,1520,1455,1450,1480,1445}→total
- {1545,1440,1440,1520,1580}→a
- {1540,1555,1490,1560,1495}→b
- {1595,1550,1605,1510,1560}→c
- {1445,1440,1595,1465,1545}→d
- {1595,1630,1515,1635,1625}→e
- {1520,1455,1450,1480,1445}→f
30*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c),sum(d),sum(e),sum(f)}^(2)))/(5))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(4.5983,∞,5,24)
- 令:
- 由於 P-value < α,拒絕 H₀。各批次的平均產量之間有顯著差異。
- 建立計算表
- 求組間變異 (Between Batches Variability) (
):
- 求組內變異 (Within Batches Variability) (
):
13.3.4
- ANOVA (α = 0.05):
- 建立計算表
Source DF SS MS F P-value Factor 4-1 = 3 53.9821 17.9940 0.7498 0.5383 Error 19-3 = 16 383.9908 23.9994 Total 4*5-1 = 19 437.9729 - 令:
- {77.199,74.466,92.746,76.208,82.876,80.522,79.306,81.914,80.346,73.385,79.417,78.017,91.596,80.802,80.626,78.001,78.358,77.544,77.364,77.386}→total
- {77.199,74.466,92.746,76.208,82.876}→a
- {80.522,79.306,81.914,80.346,73.385}→b
- {79.417,78.017,91.596,80.802,80.626}→c
- {78.001,78.358,77.544,77.364,77.386}→d
20*varPop(total)
sum(total^(2))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
((sum({sum(a),sum(b),sum(c),sum(d)}^(2)))/(5))-(((sum(total))^(2))/(count(total)))
Fcdf(0.7498,∞,3,16)
- 令:
- 由於 P-value > α,無法拒絕 H₀。各化學劑類型的平均紙漿亮度之間沒有顯著差異。
- 建立計算表
- 求組間變異 (Between Chemical Types Variability) (
):
- 求組內變異 (Within Chemical Types Variability) (
):