ESS011: Matematisk statistik och signalbehandling Tid: 14:00-18:00, Datum:

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

Föreläsning 8: Konfidensintervall

Avd. Matematisk statistik

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

Uppgift 1 a) En kontinuerlig stokastisk variabel X har fördelningsfunktion

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

Matematisk statistik TMS064/TMS063 Tentamen

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

SF1901 Sannolikhetsteori och statistik I

Tentamen i TMA321 Matematisk Statistik, Chalmers Tekniska Högskola.

Lufttorkat trä Ugnstorkat trä

Tentamentsskrivning: Matematisk statistik TMA Tentamentsskrivning i Matematisk statistik TMA321, 4.5 hp.

Föreläsning 8, Matematisk statistik 7.5 hp för E Punktskattningar

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

Föreläsningsanteckningar till kapitel 8, del 2

Matematisk statistik för D, I, Π och Fysiker

FACIT: Tentamen L9MA30, LGMA30

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

, för 0 < x < θ; Uppgift 2

Föreläsning 11: Mer om jämförelser och inferens

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

Bestäm med hjälp av en lämplig och välmotiverad approximation P (X > 50). (10 p)

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

Matematisk statistik KTH. Formel- och tabellsamling i matematisk statistik

(b) Bestäm sannolikheten att minst tre tåg är försenade under högst tre dagar en given vecka.

TT091A, TVJ22A, NVJA02 Pu, Ti. 50 poäng

TAMS17/TEN1 STATISTISK TEORI FK TENTAMEN ONSDAG 10/ KL

0 om x < 0, F X (x) = c x. 1 om x 2.

9. Konfidensintervall vid normalfördelning

Sannolikheter och kombinatorik

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

Avd. Matematisk statistik

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

Tentamen MVE300 Sannolikhet, statistik och risk

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

Tentamen för kursen. Linjära statistiska modeller. 22 augusti

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

Avd. Matematisk statistik

Matematisk statistik KTH. Formelsamling i matematisk statistik

Tentamen i Matematisk Statistik, 7.5 hp

FACIT: Tentamen L9MA30, LGMA30

1 e (λx)β, för x 0, F X (x) = 0, annars.

Tentamenskrivning: TMS145 - Grundkurs i matematisk statistik och bioinformatik,

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

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

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

Avd. Matematisk statistik

Föreläsning 6 (kap 6.1, 6.3, ): Punktskattningar

TAMS65 - Föreläsning 2 Parameterskattningar - olika metoder

Extrauppgifter - Statistik

Kurssammanfattning MVE055

Avd. Matematisk statistik

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

Matematisk statistik för D, I, Π och Fysiker

Föreläsning 12: Linjär regression

Extrauppgifter i matematisk statistik

Tentamen MVE302 Sannolikhet och statistik

LÖSNINGAR TILL. Matematisk statistik, Tentamen: kl FMS 086, Matematisk statistik för K och B, 7.5 hp

Matematisk statistik TMS063 Tentamen

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

SF1901: Medelfel, felfortplantning

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

Lösningar till tentamen i Matematisk Statistik, 5p

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

Föreläsning 12, FMSF45 Hypotesprövning

Avd. Matematisk statistik

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

Föreläsning 7: Punktskattningar

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

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

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

10. Konfidensintervall vid två oberoende stickprov

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

Grundläggande matematisk statistik

Standardfel (Standard error, SE) SD eller SE. Intervallskattning MSG Staffan Nilsson, Chalmers 1

Tentamentsskrivning: Matematisk Statistik med Metoder MVE490 1

Tentamentsskrivning: Matematisk Statistik med Metoder MVE490 1

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

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

Föreläsning 15: Försöksplanering och repetition

Tentamen Statistik och dataanalys 1, 5p Institutionen för matematik, natur- och datavetenskap, Högskolan i Gävle

Uppgift a b c d e Vet inte Poäng

Enkel och multipel linjär regression

Avd. Matematisk statistik

Föreläsning 9, Matematisk statistik 7.5 hp för E Konfidensintervall

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

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:...

Avd. Matematisk statistik

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

Lycka till!

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 05 June 2017, 14:00-18:00. English Version

faderns blodgrupp sannolikheten att barnet skall få blodgrupp A0 A0 1/2 AA 1 AB 1/2 Övriga 0

TMS136: Dataanalys och statistik Tentamen

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

FACIT: Tentamen L9MA30, LGMA30

Tentamentsskrivning: Matematisk Statistik TMA321 1

EXEMPEL PÅ FRÅGESTÄLLNINGAR INOM STATISTIK- TEORIN (INFERENSTEORIN):

b) Om vi antar att eleven är aktiv i en eller flera studentföreningar vad är sannolikheten att det är en kille? (5 p)

TMS136. Föreläsning 10

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

Transkript:

ESS0: Matematisk statistik och signalbehandling Tid: 4:00-8:00, Datum: 20-0-2 Examinatorer: José Sánchez och Bill Karlström Jour: Bill Karlström, tel. 070 624 44 88. José Sánchez, tel. 03 772 53 77. Hjälpmedel: Utdelad formelsamling, Formelsamling Beta, Räknedosa. Betygsgränser: För betyg 3 krävs 6 poäng, för betyg 4 krävs 24 poäng, för betyg 5 krävs 32 poäng, max. 40 poäng. Fullständig och välmotiverad lösning på uppgift krävs för att full poäng skall erhållas. Om du redan är godkänd på signalbehandlingsdelen från tidigare år kan du hoppa över signalbehandlingsuppgiften (sista uppgiften) men ange då detta på ett separat blad! Matematisk statistik. Rita i ett koordinatsystem mängden {(x,y) : x =,2,...,6,y =,2,...,6}. Den kan uppfattas som utfallsrum vid kast med en tärning två gånger. Alla utfall är lika sannolika, dvs P(x,y) = /36. Beräkna sannolikheten för följande händelser. (a) Poängsumman mindre än sex. (p) (b) Samma poäng vid båda kasten. (p) (c) Åtminstone ett av kasten ger precis två poäng. (2p) (d) Åtminstone ett av kasten ger minst fem poäng. (2p) 7 6 5 4 y 3 2 0 0 2 3 4 5 6 7 x Figur : Utfallsrum P({Poängsumman mindre än sex}) =P({(,),(,2),...,(4,)}) =P({(,)}) + P({(,2)}) + + P({(4,)}) = 36 + 36 + + 36 = 0 36 = 5 8

P({Samma poäng vid båda kasten}) =P({(,),(2,2),...,(6,6)}) =P({(,)}) + P({(2,2)}) + + P({(6,6)}) = 36 + 36 + + 36 = 6 36 = 6 P({Åtminstone ett av kasten ger precis två poäng}) =P({(,2),(2,),...,(2,6)}) =P({(,)}) + P({(2,)}) + + P({(2,6)}) = 36 + 36 + + 36 = 36 P({Åtminstone ett av kasten ger minst fem poäng}) =P({(,5),(5,),(,6),(6,)...,(6,6)}) =P({(,)}) + P({(5,)}) + + P({(6,6)}) = 36 + 36 + + 36 = 20 36 = 5 9 2. Väntetiden X (enhet: minut) från öppningsdags till dess första kunden kommer in i en affär, är en s.v. med fördelningsfunktionen { 0 om x < 0 F(x) = e 0.4x om x 0 Beräkna sannolikheten att första kunden dröjer a) högst 3 minuter. (p) b) minst 4 minuter. (p) c) mellan 3 och 4 minuter. (p) d) högst 3 eller minst 4 minuter. (p) e) precis 2.5 minuter. (p) P({Första kunden dröjer högst 3 minuter}) =P(X < 3) =F(3) = e 0.4 3 = e.2 = 0.699 P({Första kunden dröjer minst 4 minuter}) =P(X 4) = P(X 4) = F(3) = e 0.4 4 = e.6 = 0.202 P({Första kunden dröjer mellan 3 och 4 minuter}) =P(3 X 4) =P(X 4) P(X 3) =F(4) F(3) = e 0.4 4 + e 0.4 3 = e.6 + e.2 = 0.099 2

P({Första kunden dröjer högst 3 eller minst 4 minuter}) =P(X 3) + P(X 4) =F(3) ( F(4)) = e 0.4 3 + e 0.4 4 = e.2 + e.6 = 0.90 P({Första kunden dröjer precis 2.5 minuter}) = 0 3. Förklara följande begrepp inom punktskattning: a) Stickprov. (p) b) Skattare och skattning. (p) c) Väntevärdesriktig (unbiased) skattare. (p) d) Vad är ett lämpligt kriterium för val mellan två väntevärdesriktiga skattare? (p) a) Stokastiska variabler X,...,X n som är oberoende och likafördelade. b) Skattare: En statistika ˆθ = ˆθ (X,...,X n ) (funktion av stickprovet) som används för att skatta en parameter θ. Skattning: Det värde skattaren får då den räknas ut för det observerade stickprovet, ˆθ (x,...,x n ). c) E[ˆθ] = θ. d) Man väljer den som har minst standardfel, dvs om E[ˆθ ] = E[ˆθ 2 ] = θ och Var(ˆθ ) < Var(ˆθ 2 ) så väljer vi ˆθ. k e x/θ 4. Låt X,...,X n vara ett stickprov på X Gamma(k,θ) (där f X (x) = x θ k Γ(k), x > 0, k > 0, θ > 0 samt E[X] = kθ). Härled maximum-likelihoodskattaren för θ. Är detta en väntevärdesriktig (unbiased) skattare? (6p) ML-skattaren: L(θ) = l(θ) := log(l(θ)) = n f Xi (x i ;θ,k) = i= i= log(x k i ) 0 = dl(θ) dθ i= = θ 2 n i= ˆθ = nk i= n i= x i x i θ x k i e xi/θ θ k Γ(k) nk log(θ) nlog(γ(k)) x i nk θ Vad gäller väntevärdesriktigheten är svaret ja enligt följande: [ ] E[ˆθ] = E X i = E[X i ] = kθ = nk nk nk nk nkθ = θ i= i= i= 3

5. Man ville undersöka sänkningen av blodtrycket (enhet: mm Hg) vid användning av ett visst preparat. Man mätte blodtrycket på var och en av 0 försökspersoner, gav därefter varje person en viss dos av preparatet (samma dos för alla) och gjorde efter 20 minuter ytterligare en blodtrycksmätning per person. Modell: mätresultatet före och efter på person nr i är N(µ i,σ ) respektive N(µ i +,σ 2 ). (a) Tolka parametrarna (i ord) µ,µ 2,...,µ 0 och. (2p) (b) Som försökresultat fick man Person nr 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Blodtryck före 75 70 75 65 95 70 65 70 65 90 Blodtryck efter 85 70 80 80 00 90 80 75 90 00 Beräkna ett 95% konfidensintervall för. (3p) (a) Olikheten mellan µ,...,µ 0 avspeglar olikheten mellan objekten, medan anger den systematiska skillnaden mellan B:s och A:s mätningar. Om > 0 är B:s värden i genomsnitt större än A:s. (b) Låt x :=blodtryck före, y :=blodtryck efter och z i := y i x i. Här n = 0 och Person nr 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Blodtryck före 75 70 75 65 95 70 65 70 65 90 Blodtryck efter 85 70 80 80 00 90 80 75 90 00 z 0 0 5 5 5 20 5 5 25 0 Då t 0.025 (0 ) = 2.26 z = s = (z i z) n 2 = 9 i= Ett 95% konfidensintervall för blir följaktligen (z i ) 2 = 7.75 I = ( z ± t α/2 (n ) s n ) = ( ± 2.26 7.75 0 ) = (5.46,6.54) Preparatet förefaller alltså att höja blodtrycket. 6. Man har anledning förmoda att molekylvikterna för två kemiska föreningar A och B är lika. För att undersöka detta har man gjort 6 molekylviktsbestämningar på A och 8 på B. Den använda mätmetoden ger ett mätfel som är N(0,σ). Mätfelen i olika mätningar kan anses vara oberoende. Följande värden erhölls: Molekylvikt för A 74.8 74.30 74.23 74.29 74.36 74.25 Molekylvikt för B 74.9 74.40 74.20 74.35 74.32 74.4 74.27 74.34 (a) Konstruera ett test på nivån 5% av hypotesen H 0 : A och B har samma molekylvikt, mot alternativet H : A och B har olika molekylvikt. (2.5p) (b) Gör numeriska beräkningar och ange testets utfall. (2.5p) i= 4

(a) Låt x och y vara de molekylviktsbestämningar på A respektiv B, µ A := medelvärde molekylvikt för A och µ B := medelvärde molekylvikt för B. Test: H 0 : µ A = µ B vs. H : µ A µ B nivå α = 0.05. Förkasta H 0 om ( x ȳ) (µ A µ B ) s /n + /n2 > t 0.025((n ) + (n 2 )) där n = 6, n 2 = 8 och s 2 = (n )s 2 x + (n 2 )s 2 y (n ) + (n 2 ) = 5 0.0039 + 7 0.0084 5 + 7 = 0.0065 (b) Vi har t 0.025 ((6 ) + (8 )) = 2.8, och nollhypotesen utsäger att µ A µ B = 0, då ( x ȳ) (µ A µ B ) s /n + /n2 = (74.2683 74.2762) 0.0806 /6 + /8 = 0.89 och 0.89 < 2.8. Förkasta alltså ej H 0. 7. För att undersöka om en viss dimension y hos en tillverkad artikel beror på inställningen x av en viss maskin, mätte man y för 7 olika inställningar av maskinen, varvid man fick följande värden x:.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 y: 0.9.4 2.2 2.7 3.2 4.3 4.2 (a) Skatta regressionslinjens parametrar (interceptet α och lutningen β) samt rita in linjen i koordinatsystemet. (2p) (b) Om man vill ha väntevärdet 2.5 för dimensionen y, vilken inställning av x skall man då ha? (p) (c) Bestäm 95% konfidensintervall för interceptet α och lutningen β. (2p) 4.5 4 y = 0.5964*x + 0.343 3.5 3 y 2.5 2.5 (a) 0.5 2 3 4 5 6 7 x Figur 2: Regressionslinjen 5

n β i= = (x i x)(y i ȳ) n i= (x = 0.5964 i x) 2 α =ȳ β x = 0.343 (b) y = α + β x. Om man vill ha y = 2.5 då måste vi ha x = 3.66. (c) Skattningen av variansen är s 2 = n 2 (y i α β x i ) 2 = 0.0559 För intervallskattningen av interceptet använder man I α = α ± t p/2 (n 2)s n + x 2 n i= (x i x) 2 i= Med konfidensgraden p = 0.95 och n = 7 ger detta I α = 0.343 ± 2.5706 0.2365 7 + 42 = 0.343 ± 0.538 28 Och för intervallskattningen av lutningen använder man I β = β s ± t p/2 (n 2) n i= (x i x) 2 Med konfidensgraden p = 0.95 ger detta I β = 0.5964 ± 2.5706 0.2365 28 = 0.5964 ± 0.49 6