02402 Vejledende løsninger til hjemmeopgaver og øvelser, Uge 4

Relaterede dokumenter
02402 Vejledende løsninger til Splus-opgaverne fra hele kurset

Introduktion til Statistik. Forelæsning 3: Kontinuerte fordelinger. Peder Bacher

Forelæsning 3: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 4: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger

enote 2: Kontinuerte fordelinger Introduktion til Statistik Forelæsning 3: Kontinuerte fordelinger Peder Bacher enote 2: Continuous Distributions

02402 Vejledende løsninger til hjemmeopgaver og øvelser i uge 5

Landmålingens fejlteori - Repetition - Kontinuerte stokastiske variable - Lektion 3

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 3: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff.

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 4: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff. Eksponential fordelingen

Elementær sandsynlighedsregning

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Elementær sandsynlighedsregning

INSTITUT FOR MATEMATISKE FAG c

Teoretisk Statistik, 9 marts nb. Det forventes ikke, at alt materialet dækkes d. 9. marts.

Statistik Lektion 3. Simultan fordelte stokastiske variable Kontinuerte stokastiske variable Normalfordelingen

Løsning eksamen d. 15. december 2008

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

1/41. 2/41 Landmålingens fejlteori - Lektion 1 - Kontinuerte stokastiske variable

Repetition. Diskrete stokastiske variable. Kontinuerte stokastiske variable

Program. Statistik og Sandsynlighedsregning 2 Middelværdi og varians. Eksempler fra sidst. Sandsynlighedstæthed og sandsynlighedsmål

Landmålingens fejlteori Lektion 1 Det matematiske fundament Kontinuerte stokastiske variable

Uge 10 Teoretisk Statistik 1. marts 2004

Oversigt. Course 02402/02323 Introducerende Statistik. Forelæsning 3: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff

02402 Vejledende løsninger til hjemmeopgaver og øvelser i kapitel 4

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Definition: Normalfordelingen. siges at være normalfordelt med middelværdi µ og varians σ 2, hvor µ og σ er reelle tal og σ > 0.

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 2: Kapitel 4, Diskrete fordelinger. Per Bruun Brockhoff. Stokastiske Variable

Bernoulli og binomial fordelingerne Kontinuerte stokastiske variable Normalfordelingen

Forelæsning 2: Kapitel 4, Diskrete fordelinger

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 29. maj 2015 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

CIVILINGENIØREKSAMEN Side?? af?? sider. Skriftlig prøve, den: 16. december 2004 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Landmålingens fejlteori - Lektion 2 - Transformation af stokastiske variable

Løsning til eksaminen d. 14. december 2009

Teoretisk Statistik, 16. februar Generel teori,repetition

Kursusindhold: X i : tilfældig værdi af ite eksperiment. Antag X i kun antager værdierne 1, 2,..., M.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 18. august 2016 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Højde af kvinder 2 / 18

Introduktion til Statistik. Forelæsning 3: Kontinuerte fordelinger. Peder Bacher

Definition. Definitioner

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Note om Monte Carlo metoden

Program. Statistik og Sandsynlighedsregning. Eksempler. Sandsynlighedstæthed og sandsynlighedsmål

Løsning til prøveeksamen 1

MM501 forelæsningsslides

Løsning til eksaminen d. 29. maj 2009

Kursusindhold: Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder. Monte Carlo

Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder

Agenda Sandsynlighedsregning. Regneregler (kap. 3-4) Fordelinger og genkendelse af fordelinger (kap. 3-5) Simultane, marginale og betingede

Regneregler for middelværdier M(X+Y) = M X +M Y. Spredning varians og standardafvigelse. 1 n VAR(X) Y = a + bx VAR(Y) = VAR(a+bX) = b²var(x)

Binomial fordeling. n f (x) = p x (1 p) n x. x = 0, 1, 2,...,n = x. x x!(n x)! Eksempler. Middelværdi np og varians np(1 p). 2/

StatDataN: Middelværdi og varians

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 16 sider. Skriftlig prøve, den: 27. maj 2019 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Sandsynlighedsregning

Sandsynlighedsregning Oversigt over begreber og fordelinger

Hvorfor er normalfordelingen så normal?

Kursusindhold: Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder. Monte Carlo

Opgave 11.4 side 316 (7ed: 11.4, side 352 og 6ed: 11.2, side 345)

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 16 sider. Skriftlig prøve, den: 17. december 2015 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Landmålingens fejlteori - Lektion 2. Sandsynlighedsintervaller Estimation af µ Konfidensinterval for µ. Definition: Normalfordelingen

Forelæsning 5: Kapitel 7: Inferens for gennemsnit (One-sample setup)

Motivation. Konfidensintervaller og vurdering af usikkerhed på estimerede størrelser

Sandsynlighedsregning 7. forelæsning Bo Friis Nielsen

Sandsynlighedsregning 7. forelæsning Bo Friis Nielsen

Sandsynlighedsregning 7. forelæsning Bo Friis Nielsen

Løsning til eksamen 16/

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Statistisk Model

CIVILINGENIØREKSAMEN Side 1 af 18 sider. Skriftlig prøve, den: PQ. juli 200Z Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 30. maj 2016 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

MM501/MM503 forelæsningsslides

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 18 sider. Skriftlig prøve, den: 16. december 2003 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Almindelige kontinuerte fordelinger

Tema. Model og modelkontrol ( Fx. en normalfordelt obs. række m. kendt varians) Estimation af parametre. Fordeling. Hypotese og test. Teststørrelse.

Løsninger til kapitel 6

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

3 Stokastiske variable 3.1 Diskrete variable

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 19. december 2018 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Institut for Matematiske Fag Sandsynlighedsregning og Statistik 2. R opgaver

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 20. december 2017 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Billedbehandling og mønstergenkendelse: Lidt elementær statistik (version 1)

Nanostatistik: Opgavebesvarelser

hvor a og b er konstanter. Ved middelværdidannelse fås videre

Løsning til eksamen d.27 Maj 2010

Opgaver til kapitel 3

Hvorfor er det lige at vi skal lære det her?

Sandsynlighedsregning 5. forelæsning Bo Friis Nielsen

StatDataN: Plot af data

Ex µ = 3,σ 2 = 1 og µ = 1,σ 2 = 4. hvor. Vha. R: Vha. tabel:

Tema. Dagens tema: Indfør centrale statistiske begreber.

Program: 1. Repetition: fordeling af observatorer X, S 2 og t. 2. Konfidens-intervaller, hypotese test, type I og type II fejl, styrke.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side?? af?? sider. Skriftlig prøve, den: 18. december 2014 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Normalfordelingen og Stikprøvefordelinger

Karakteristiske funktioner og Den Centrale Grænseværdisætning

CIVILINGENIØREKSAMEN Side 1 af 16 sider. Skriftlig prøve, den: 28. maj 2010 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Sandsynlighed og Statistik

For nemheds skyld: m = 2, dvs. interesseret i fordeling af X 1 og X 2. Nemt at generalisere til vilkårligt m.

Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 13: Summary. Per Bruun Brockhoff

Transkript:

02402 Vejledende løsninger til hjemmeopgaver og øvelser, Uge 4 Vejledende løsning 5.46 P (0.010 < error < 0.015) = (0.015 0.010)/0.050 = 0.1 > punif(0.015,-0.025,0.025)-punif(0.01,-0.025,0.025) [1] 0.1 P ( 0.012 < error < 0.012) = (0.012 + 0.012)/0.050 = 0.48 > punif(0.012,-0.025,0.025)-punif(-0.012,-0.025,0.025) [1] 0.48 Vejledende løsning 5.50 Idet α = 1 og β = 2 fås direkte: µ = e α+β2 /2 = e 1 = 2.718 σ 2 = e 2α+β2 (e β2 1) = e 2 (e 4 1) = 396 Vejledende løsning 5.51 σ = σ 2 = e 2 (e 4 1) = 19.9 Idet vi kan anvende normalfordelingen på de logaritme transformerede data, fås F ((ln(8.4) + 1)/2) F ((ln(3.2) + 1)/2) =F (1.564) F (1.0816) = 0.9406 0.8599 = 0.0807 > plnorm(8.4,-1,2)-plnorm(3.2,-1,2) [1] 0.08082544 Og tilsvarende fås: > 1-plnorm(5,-1,2) [1] 0.09599428 1 F ((ln(5.0) + 1)/2) =1 F (1.305) = 1 0.904 = 0.096 1

Vejledende løsning 5.58 Tæthedsfunktionen for eksponentialfordelingen er { 1 f(x) = β e x/β x > 0, β > 0 0 ellers Dermed fås fordelingsfunktionen > pexp(20,1/50) [1] 0.32968 > 1-pexp(60,1/50) [1] 0.3011942 F (x) = Vejledende løsning 5.59 x 0 f(s)ds = 1 e x/β P (X 20) = 1 e 20/50 = 0.3297 P (X 60) = 1 (1 e 60/50 ) = 0.3012 Idet antallet af sammenbrud er en poisson fordelt variabel med parameter λ = 0.2 (7th edition: λ = 0.3), fås at tiden mellem sammenbrud er eksponentialt fordlet med parameter λ = 0.2 (7th Edition: λ = 0.3). 8th Edition: > pexp(1,0.2) [1] 0.1812692 > 1-pexp(5,0.2) [1] 0.3678794 7th Edition: > pexp(1,0.3) [1] 0.2591818 > 1-pexp(5,0.3) [1] 0.2231302 1 e ( 0.2)1 = 0.181 e ( 0.2)5 = 0.368 1 e ( 0.3)1 = 0.259 e ( 0.3)5 = 0.223 2

Vejledende løsning 5.90 For 8.ed.: E(X 1 X 2 ) = E(X 1 ) E(X 2 ) = 3 5 = 8 V ar(x 1 X 2 ) = V ar(x 1 ) + ( 1 2 )V ar(x 2 ) = 2 + 4 = 6 For 6.ed. og 7.ed.: E(X 1 X 2 ) = E(X 1 ) E(X 2 ) = 2 5 = 7 V ar(x 1 X 2 ) = V ar(x 1 ) + ( 1 2 )V ar(x 2 ) = 2 + 5 = 7 Vejledende løsning 5.91 I denne opgave skal vi bruge formlerne for middelværdi og varians, når man lægger stokastiske variable sammen (eller trækker dem fra hinanden). Hvis vi har to stokastiske variable, X 1 og X 2, hvor E{X 1 } = µ 1, V {X 1 } = σ 2 1, E{X 2 } = µ 2, V {X 2 } = σ 2 2, og a, b og c er tre konstanter, så vil det gælde, at hvis Y = ax 1 + bx 2 + c er en ny stokastisk variabel, så er og E{Y } = E{aX 1 + bx 2 + c} = aµ 1 + bµ 2 + c V {Y } = V {ax 1 + bx 2 + c} = a 2 σ 2 1 + b 2 σ 2 2 Middelværdien af en konstant er konstanten selv. Variansen af en konstant er 0, dvs E{c} = c og V {c} = 0 I opgaven har vi så: For 8. ed.: Variabel Middelværdi Varians X 1 µ 1 = 1 σ 2 1 = 3(= 1.7321 2 ) X 2 µ 2 = 2 σ 2 2 = 5(= 2.2361 2 ) Y = X 1 + 2X 2 3 µ 1 + 2µ 2 3 = 6 σ 2 1 + 2 2 σ 2 2 = 3 + 4 5 = 23 = 4.7958 2 For 6. ed. og 7. ed.: Variabel Middelværdi Varians X 1 µ 1 = 1 σ 2 1 = 5(= 2.2361 2 ) X 2 µ 2 = 2 σ 2 2 = 5(= 2.2361 2 ) Y = X 1 + 2X 2 3 µ 1 + 2µ 2 3 = 6 σ 2 1 + 2 2 σ 2 2 = 5 + 4 5 = 25 = 5 2 Resultatet gælder for stokastiske variable, som er uafhængige, dvs at værdier, man f.eks. måler for dem, ikke er gensidigt påvirkede (se f.eks. bogen side 153-154 (6.ed: 183 og 7.ed.: 185). I kurset opererer vi gennemgående med uafhængige stokastiske variable. Hvis man f.eks. har variansen V {X 1 } = σ 2 1 = 5, svarer det til at σ 1 = 5 = 2.2361, dvs at X 1 s standard afvigelse, σ 1 = 2.2361. Standard afvigelsen σ 1 har samme enhed som X 1 og µ 1 (f.eks. mg alle tre, hvis det er en målefejl, vi taler om). For 8.ed.: E(X 1 +2X 2 3) = E(X 1 )+E(2X 2 ) 3 = E(X 1 )+2E(X 2 ) 3 = 1 4 3 = 6 3

V ar(x 1 + 2X 2 3) = V ar(x 1 ) + 2 2 V ar(x 2 ) = 3 + 4 5 = 23 For 6.ed. og 7.ed.: E(X 1 +2X 2 3) = E(X 1 )+E(2X 2 ) 3 = E(X 1 )+2E(X 2 ) 3 = 1 4 3 = 6 V ar(x 1 + 2X 2 3) = V ar(x 1 ) + 2 2 V ar(x 2 ) = 5 + 4 5 = 25 Vejledende løsning 5.92 For 7. og 8. udgave af bogen: Anvend, at tid sparet svarer til Y = X 1 X 2. Dermed E(Y ) = E(X 1 X 2 ) = E(X 1 ) E(X 2 ) = 65 45 = 20 c) så, så E(200Y ) = 200E(Y ) = 200 20 = 4000 V ar(y ) = V ar(x 1 X 2 ) = V ar(x 1 ) + ( 1 2 )V ar(x 2 ) = 25 For 6. udgave af bogen: SD = 5 V ar(y 1 + Y 2 +... + Y 200 ) = 200V ar(y ) = 5000 SD = 5000 = 70.71 Anvend, at tid sparet svarer til Y = X 1 X 2. Dermed E(Y ) = E(X 1 X 2 ) = E(X 1 ) E(X 2 ) = 65 54 = 11 c) E(200Y ) = 200E(Y ) = 200 11 = 2200 V ar(y ) = V ar(x 1 X 2 ) = V ar(x 1 ) + ( 1 2 )V ar(x 2 ) = 25 V ar(y 1 + Y 2 +... + Y 200 ) = 200V ar(y ) = 5000 heraf kan standardafvigelserne bestemmes Vejledende løsning 5.38 Vi har n = 84, p = 0.3, µ = 25.2, σ 2 = 17.64 og σ = 4.2 F ((30.5 25.2)/4.2) F ((19.5 25.2)/4.2) = F (1.26) F ( 1.36) = 0.8093 pnorm(30.5,25.2,4.2)-pnorm(19.5,25.2,4.2) [1] 0.8091406 4

Vejledende løsning 5.61 Lad N være Poisson fordelt med parameter αt. Så er P (N = 0) = (αt) 0 e αt /0! = e αt. Dermed fås P (waiting time > t) = e αt og P (waiting time t) = 1 e αt Vejledende løsning 5.111 (6.ed. og 7.ed.: 5.110 P ( 0.03 < error < 0.04) = 0.04 0.03 f(x)dx = 0.02 > punif(0.04,-0.02,0.02)-punif(-0.03,-0.02,0.02) [1] 1 P ( 0.005 < error < 0.005) = 0.005 0.005 0.02 25dx = 0.25 > punif(0.005,-0.02,0.02)-punif(-0.005,-0.02,0.02) [1] 0.25 Vejledende løsning dec04.08 25dx = 1 Orden de 7 målinger for det liggende morgenblodtryk efter størrelse: 135, 141, 143, 144, 152, 153, 159 Beregn np = 7 0.75 = 5.25, rund op til 6 og svaret bliver derved 153, dvs. svar 3. (jvf. boksen side 34(32) i bogen) > quantile(x,0.75,type=2) 75% 153 Det er vigtigt her at være opmærksom på, at man kan udregne kvartiler på mange forskellige måder, i diskrete tilfælde svarer R s type 2 til den metode som bogen også benytter. Vejledende løsning dec04.16 Sandsynligheden for at få en dreng i den enkelte fødsel bliver p = 38100/73380 = 0.519 Hvis antallet af drenge ud af 12 fødsler er binomialfordelt, bliver sandsynligheden for netop 6 drenge: ( ) 12 0.519 6 (1 0.519) 6 6 og dermed bliver det forventede antal famililer ud af de 6115 familier, der har neop 6 drenge denne sandsynlighed ganget med de 6115: ( ) 12 6115 0.519 6 (1 0.519) 6 6 5

og det korrekte svar er altså svar 4. Alternativ kunne man udregne svaret i R på følgende måde og sammenligne sit resultat med de andre muligheder. I denne opgaver ville det dog være lidt besværligt,da man så var nødt til at udregne talværdierne for de enkelte muligheder. Vi starter med at udregne vores eget svar: > dbinom(6,12,0.519) [1] 0.2236385 Vi indser nu, at vores svar stemmer overens med talværdien i svar mulighed 4. > choose(12,6)*0.519^6*(1-0.519)^(12-6) [1] 0.2236385 Vejledende løsning Ropg5.3.1 Formlen for sandsynligheden er P (X 0.4) = 0.4 0 1 dx hvor X altså er uniform fordelt på intervallet [0, 1], cf. side 135 (7.ed.:165). Vejledende løsning Ropg5.3.2 Formlen for det første af to resultater er tæthedsfunktionen for eksponentialfordelingen med β = 2: f(2) = 1 2 exp( 2/2) Det andet resultat er fordelingsfunktionen for samme fordeling i punktet 2: P (X 2) = 2 0 1 exp( x/2)dx = 1 exp( 1) 2 Vejledende løsning Ropg5.3.3 (Opdateret 28/2 2006) Formlen for resultatet er 50%-fraktilen for standard log-normalfordelingen: P (Z 1) = 0.5 = P (log(z) log(1)) = P (log(z) 0) hvor log(z) altså er standard normalfordelt, og dermed er Z altså log-normalfordelt med α = 0 og β = 1. 6