Tentamen i matematisk statistik (9MA241/9MA341, STN2) kl 14 18

Relevanta dokument
Tentamen i matematisk statistik (9MA241/9MA341, STN2) kl 08-12

Tentamen i matematisk statistik (92MA31, STN2) kl 08 12

Thomas Önskog 28/

9. Konfidensintervall vid normalfördelning

Avd. Matematisk statistik

Uppgift 1 a) En kontinuerlig stokastisk variabel X har fördelningsfunktion

LINKÖPINGS UNIVERSITET TENTA 92MA31, 92MA37, 93MA31, 93MA37 / STN 2 9GMA05 / STN 1

TENTAMEN MÅNDAGEN DEN 22 OKTOBER 2012 KL a) Bestäm P(ingen av händelserna inträffar). b) Bestäm P(exakt två av händelserna inträffar).

SF1911: Statistik för bioteknik

SF1901 Sannolikhetsteori och statistik I

Kap 2. Sannolikhetsteorins grunder

SF1901: Sannolikhetslära och statistik

Provmoment: Tentamen 6,5 hp Ladokkod: A144TG Tentamen ges för: TGMAI17h, Maskiningenjör - Produktutveckling. Tentamensdatum: 28 maj 2018 Tid: 9-13

Föreläsning 12: Regression

SF1901 Sannolikhetsteori och statistik I

Tentamen i matematisk statistik, TAMS15/TEN (4h)

FORMELSAMLING MATEMATISK STATISTIK FÖR W; FMSF75 UPPDATERAD Sannolikhetsteori. Beskrivning av data. Läges-, spridnings- och beroendemått

Tentamen MVE302 Sannolikhet och statistik

en observerad punktskattning av µ, ett tal. x = µ obs = 49.5.

FACIT: Tentamen L9MA30, LGMA30

Avd. Matematisk statistik

Föreläsning 4: Konfidensintervall (forts.)

Föreläsning 3: Konfidensintervall

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

SF1901: SANNOLIKHETSTEORI OCH STATISTIKTEORI KONSTEN ATT DRA INTERVALLSKATTNING. STATISTIK SLUTSATSER. Tatjana Pavlenko.

Matematisk statistik för B, K, N, BME och Kemister

FACIT: Tentamen L9MA30, LGMA30

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

Avd. Matematisk statistik

0 om x < 0, F X (x) = x. 3 om 0 x 1, 1 om x > 1.

b) antalet timmar Lukas måste arbeta för att sannolikheten att han ska hinna med alla 112 datorerna ska bli minst (3 p)

1. En kortlek består av 52 kort, med fyra färger och 13 valörer i varje färg.

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

Tentamen MVE302 Sannolikhet och statistik

Matematisk statistik KTH. Formel- och tabellsamling i matematisk statistik

SF1901: Sannolikhetslära och statistik. Statistik: Intervallskattning (konfidensintervall)

FORMELSAMLING HT-18 MATEMATISK STATISTIK FÖR B, K, N, BME OCH KEMISTER; FMSF70 & MASB02. Sannolikhetsteori. Beskrivning av data

Exempel. Kontinuerliga stokastiska variabler. Integraler i stället för summor. Integraler i stället för summor

Föreläsning 1. Repetition av sannolikhetsteori. Patrik Zetterberg. 6 december 2012

Repetitionsföreläsning

Demonstration av laboration 2, SF1901

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

Föreläsning 12: Linjär regression

LINKÖPINGS UNIVERSITET EXAM TAMS 27 / TEN 2

Föreläsning 5: Hypotesprövningar

Avd. Matematisk statistik

F9 Konfidensintervall

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

Matematisk statistik KTH. Formelsamling i matematisk statistik

a) Beräkna sannolikheten att en följd avkodas fel, det vill säga en ursprungliga 1:a tolkas som en 0:a eller omvänt, i fallet N = 3.

f(x) = 2 x2, 1 < x < 2.

Del I. Uppgift 1 För händelserna A och B gäller att P (A) = 1/4, P (B A) = 1/3 och P (B A ) = 1/2. Beräkna P (A B). Svar:...

Våra vanligaste fördelningar

Föreläsning 12, FMSF45 Hypotesprövning

Avd. Matematisk statistik

Matematisk statistik 9hp Föreläsning 7: Normalfördelning

Avd. Matematisk statistik

cx 5 om 2 x 8 f X (x) = 0 annars Uppgift 4

FACIT för Förberedelseuppgifter: SF1911 STATISTIK FÖR BI0TEKNIK inför tentan MÅDAGEN DEN 9 DECEMBER 2016 KL Examinator: Timo Koski

SF1901: Sannolikhetslära och statistik. Statistik: Intervallskattning (konfidensintervall) Jan Grandell & Timo Koski

SF1901: Sannolikhetslära och statistik

Uppgift 1. f(x) = 2x om 0 x 1

Avd. Matematisk statistik

Tillåtna hjälpmedel: Räknedosa. Formel- och tabellsamling i matematisk statistik.

b) Beräkna sannolikheten att en mottagen nolla har sänts som en nolla. (7 p)

Föreläsning 11: Mer om jämförelser och inferens

Tentamen i Matematisk Statistik, 7.5 hp

Avd. Matematisk statistik

SF1901: Sannolikhetslära och statistik

Föreläsning 7: Punktskattningar

Föreläsning 8, Matematisk statistik 7.5 hp för E Punktskattningar

Grundläggande matematisk statistik

Matematisk statistik för D, I, Π och Fysiker

Föreläsning 7: Punktskattningar

Tentamen i Sannolikhetslära och statistik, TNK069, , kl 8 13.

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

F13 Regression och problemlösning

Föreläsning 6: Hypotestester (forts.)

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

(a) på hur många sätt kan man permutera ordet OSANNOLIK? (b) hur många unika 3-bokstavskombinationer kan man bilda av OSANNO-

10. Konfidensintervall vid två oberoende stickprov

Matematisk statistik 9hp Föreläsning 2: Slumpvariabel

Avd. Matematisk statistik

Övning 1 Sannolikhetsteorins grunder

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, till detta tillkommer upp till 5 arbetsdagar för administration, annars är det detta datum som gäller:

SF1922/SF1923: SANNOLIKHETSTEORI OCH INTERVALLSKATTNING. STATISTIK. Tatjana Pavlenko. 24 april 2018

TMS136: Dataanalys och statistik Tentamen

Del I. Uppgift 1 Låt X och Y vara stokastiska variabler med följande simultana sannolikhetsfunktion: p X,Y ( 2, 1) = 1

Lufttorkat trä Ugnstorkat trä

TMS136. Föreläsning 4

Tentamen i Sannolikhetslära och statistik Kurskod S0008M

Uppgift 3 Vid en simuleringsstudie drar man 1200 oberoende slumptal,x i. Varje X i är likformigt fördelat mellan 0 och 1. Dessa tal adderas.

Matematisk statistik 9 hp, HT-16 Föreläsning 10: Punktskattningar

Uppgift 1 (a) För två händelser, A och B, är följande sannolikheter kända

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

Föreläsningsanteckningar till kapitel 8, del 2

Matematisk statistik för B, K, N, BME och Kemister

FÖRELÄSNING 7:

TAMS65 - Föreläsning 1 Introduktion till Statistisk Teori och Repetition av Sannolikhetslära

Tentamen i Statistik, STA A10 och STA A13 (9 poäng) Måndag 14 maj 2007, Kl

Transkript:

LINKÖPINGS UNIVERSITET MAI Johan Thim Tentamen i matematisk statistik (9MA241/9MA341, STN2) 213-1-11 kl 14 18 Hjälpmedel är: miniräknare med tömda minnen och formelbladet bifogat. Varje uppgift är värd 6 poäng. För godkänd tentamen räcker 16 poäng. Noggrann motivering krävs där alla viktiga detaljer skall motiveras. För lösningsskisser, se kurshemsidan www.mai.liu.se/~jothi/kurser/9ma241-stat/ efter skrivningens slut. Lcka till! 1. Vid ett slumpförsök undersöker man tre händelser: A, B och C. Man vet att P (A) = P (B) =.6 och att P (A B) = P (A C) =.2 samt P (B C) =.3. Vidare är A C och B C oberoende. (a) Beräkna sannolikheten att alla tre händelserna inträffar. (b) Beräkna sannolikheten att endast A inträffar. (c) Vi upprepar slumpförsöket (oberoende) åtta gånger. Vad är sannolikheten att B inträffar fler än se gånger? 2. Vid spåranals av ämnen brukar man först skapa en kalibreringslinje där man använder lösningar med känd koncentration, för att sedan från denna linje finna koncentrationen i okända prover. (a) Vid mätningar vid olika koncentrationer fann man följande samband mellan den uppmätta intensiteten I och den kända koncentrationen c (i lämpliga enheter): c 1 2 3 4 5 I 4.4 8.88 13.22 17.41 21.95 Använd linjär regression med modellen I k = ac k + b + ɛ k, k = 1, 2, 3, 4, 5, där ɛ k N(, σ) är oberoende och a, b R konstanter, för att bestämma en linje I = ac + b som minimerar kvadratfelet. (3p) (b) För ett okänt prov gjorde man 1 upprepade mätningar och fann medelvärdet I = 1.59 samt stickprovsvariansen s 2 =.1412. Antag att dessa mätningar är observationer från oberoende N(µ I, σ)-variabler. Ange ett 99% konfidensintervall för väntevärdet µ I. 3. Låt X Re( 2, 2) och Y ha täthetsfunktionen f Y () = c 2 när < < 3 och f Y () = för övrigt. Vidare antar vi att X och Y är oberoende. (a) Bestäm c så att f Y blir en täthetsfunktion. (1p) (b) Bestäm den simultana täthetsfunktionen f X,Y (, ) och kovariansen C(X, Y ). (c) Vad blir sannolikheten P (X + Y < 1)? (3p) Var god vänd!

4. Låt X Ep(5) (väntevärde 5). Beräkna medianen för X (ledning: en median är ett tal m R så att P (X m) = P (X m) =.5) samt visa att, för alla a, t >, så gäller P (X > + a X > a) = P (X > ), det vill säga, visa att X är minnesslös. (6p) 5. En dator ska generera binomialfördelade slumptal med fit p =.4 (och variabelt n). (a) Räkna ut sannolikheten att ett slumptal X Bin(25,.4) är större än 115 eller mindre än 85. Approimationer är OK om dessa motiveras. (b) Den verkliga sannolikheten p är okänd, och för att testa datorn genererar man 25 slumptal från Bin(1, p) och summerar antalet X ettor, vilket visar sig vara 11 stcken. Antag att dessa 25 slumptal är oberoende av varandra och ställ upp ett approimativt 95% konfidensintervall för den verkliga sannolikheten p. (3p) (c) Man gjorde ttligare ett test och genererar 3 slumptal från Bin(25, p) och finner att 7 stcken är mindre än 85 och 6 stcken är större än 115. Hur stämmer detta överens med resultatet i (a)? (1p) 6. Låt Θ Re(, π/4). Bestäm först E(cos Θ) och sedan täthetsfunktionen för Y = cos Θ. Beräkna efter det även E(Y ) direkt från definitionen.

Lösningsskisser för matematisk statistik, 9MA241, 213-1-11 1. (a) P (A B C) = P ((A C) (B C)) = P (A C)P (B C) =.2.3 =.6. (b) Vi söker sannolikheten att endast A inträffar. Om man ritar ett Venn-diagram kan man övertga sig själv om att denna sannolikhet ges av P (A) P (A B) P (A C) + P (A B C) =.6.2.2 +.6 =.26. När vi drar bort både P (A B) och P (A C) så drar vi bort trippelsnittet två gånger. Detta måste man kompensera för. (c) Låt p = P (B) =.6. Vi upprepar försöket åtta gånger och räknar antalet X gånger som B inträffar. Det följer att X Bin(8, p) och vi söker P (X > 6): ( ) ( ) 8 P (X > 6) = P (X = 7) + P (X = 8) =.6 7 8.4 +.6 8 =.164. 7 8 Svar: (a).6. (b).26. (c).164. 2. (a) Vi räknar ut koefficienterna b och b 1 (se formelbladet): b =.83 och b 1 = 4.363. Vår regressionslinje blir alltså I = b + b 1 c =.83 + 4.363c. (b) Vi har n = 1 och bildar testvariabeln och ser att T = I µ I S I / n t(9) P ( t α/2 (9) T t α/2 (9)) = 1 α. t α/2 t α/2 Figur 1: Den markerade arean innehåller 99% av sannolikheten för t(9)-fördelningen. Vi löser ut µ I ur intervallet i sannolikhetsmåttet och får att I S n t α/2 (9) µ I I + S n t α/2 (9). Vi ersätter I med den observerade punktskattningen I obs = 1.59 och S med s =.142. Då erhåller vi ett konfidensintervall med konfidensgrad 99%: I µ = [1.47, 1.71], där vi använt α =.1 och t.5 (9) = 3.2498. Svar: (a) I =.83 + 4.363c. (b) I µ = [1.47, 1.71]. 3

3. (a) Vi bestämmer c: 1 = 3 [ c 2 3 d = c 3 ] 3 = 9c c = 1 9. (b) Den simultana täthetsfunktionen ges av f X ()f Y () eftersom variablerna är oberoende, så 2 f X,Y (, ) =, 2 2, < < 3, 36, för övrigt. Eftersom variablerna är oberoende så blir C(X, Y ) =! (c) Vi skisserar området som (X, Y ) är definierad på. D = 1 Figur 2: Den ljust skuggade rektangeln är hela mängden där f X,Y triangeln är delområdet D där + < 1., och den mörkare skuggade P (X + Y < 1) = 1 1 Svar: (a) c = 1/9 (b) Se ovan. (c) 3/16. 4. Vi räknar ut fördelningsfunktionen för X. Om >, F X () = 2 f X (t) dt = Medianen finner vi ur ekvationen F X (m) = 1/2, dvs 2 dd = = 3/16. 36 λe λt dt = 1 e λ. 1 e m/5 = 1 2 e m/5 = 1 2 m = ln 2 1/5 3.47. Jämför gärna detta med väntevärdet för X: E(X) = λe λ d = [ e λ] + e λ d = + Medianen och väntevärdet behöver alltså inte vara samma sak! ] [ e λ λ = 1 λ = 5. 4

λ =f X () m µ Vi visar nu att Eponentialfördelningen är minnesslös: vi använder definitionen av betingad sannolikhet och erhåller P ({X > + a} {X > a}) P (X > + a X > a) = = P (X > a) 1 5 +a = e t/5 dt e t/5 dt = e (+a)/5 e a/5 = e /5. Observera att denna sannolikhet är samma som Svar: m = 3.47. 1 5 a P (X > ) = 1 1 e t/1 dt = e /5. P (X > + a) P (X > a) 5. (a) Låt X Bin(25,.4). Eftersom 25.4.6 = 6 1 så är X appr. N(1, 6). Då blir P ({X > 115} {X < 85}) = P (X > 115) + P (X < 85) = 1 P (X 115) + P (X 84) 1 Φ((115 1)/ 6) + Φ((84 1)/ 6) = 2 Φ(1.94) Φ(2.7) =.45. (b) Vi söker konfidensintervall för p. Om man summerar n oberoende Bin(1, p) variabler så erhåller vi en Bin(n, p) variabel. Med n = 25 och observerade antalet X = 11 ges en naturlig skattning på den verkliga andelen av P = X n, och vårt observerade värde är p = 11/25 =.44. Vi vet att variabeln X är binomialfördelad: X Bin(n, p). Vidare ser vi att np(1 p) 25.4.6 = 6, så vi borde kunna göra en normalapproimation: X appr. appr. Alltså blir P N(p, d), där N(np, D) där D = np(1 p). d = p(1 p)/n =.44.56/25 =.314. Vår testvariabel blir alltså Z = P p d 5 appr. N(, 1).

Vi stänger in Z: P ( λ α/2 Z λ α/2 ) 1 α, där λ α är normalfördelningens α-kvantil. Vi har α =.5 och λ α/2 = λ.25 = 1.96. Vi löser ut p ur olikheten inuti sannolikhetsmåttet, och erhåller då P λ.25 d p P + λ.25 d. Detta ger oss konfidensintervallet I p = [.38,.5] om vi ersätter P med det observerade värdet p =.44. (c) Vi hittar alltså 7 + 6 = 13 stcken utanför intervallet [85, 115]. Vi vet att sannolikheten att hamna utanför detta intervall (om fördelningen stämmer) är.45. Vi testar 13/3 =.43, vilket ligger ganska nära. Mer precist än så kan vi inte säga utan att göra ett konfidensintervall eller hpotestest. Svar: (a).45 (b) I p = [.38,.5]. (c) Se ovan. 6. Det enklaste sättet är att använda satsen för E(g(X)): E(Y ) = E(cos Θ) = cos θf Θ (θ) dθ = 4 π π/4 cos θ dθ = 4 π ( ) 2 2 = 2 2 π. Den andra varianten börjar med beräkning av täthetsfunktionen för Y = cos Θ. Vi ställer upp fördelningsfunktionen: F Y () = P (Y ) = P (cos Θ ) = P (Θ arccos ) = 1 P (Θ < arccos ) = 1 F Θ (arccos ). Här har vi uttnttjat att cos θ är avtagande för θ [, π/4]. Vi kan nu derivera fram f Y (): f Y () = F Y () = F Θ(arccos ) = { 4 π Vi kan nu beräkna E(Y ) enligt definitionen: 1, arccos π 1 2 4 1 1 2 = f Θ(arccos ) 1 2 2 2 1, för övrigt. E(Y ) = f Y () d = 4 π 2/2 d = 4 [ ] 1 1 2 π 2 2 2 = 2 2 π. Svar: Se ovan. 6