Lição 76 — Distribuição normal
Curva de sino: densidade, padronização Z, regra 68-95-99,7, intervalos de confiança e testes Z. A distribuição central da estatística e das ciências aplicadas.
Used in: Stochastik — Leistungskurs alemão · H2 Math — Singapura · AP Statistics — EUA · Math B — Japão
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Definicja rygorystyczna
Gęstość i parametry
"If is a random variable and has a normal distribution with mean and standard deviation , we write . The mean is the center of the symmetric curve, and the standard deviation gives the spread." — OpenStax Statistics §6.1
"Normal distributions are symmetric around their mean... The area under a normal distribution curve within one standard deviation of the mean is approximately 68%, within two standard deviations is approximately 95%, and within three standard deviations is approximately 99.7%." — OpenIntro Statistics §3.5
Krzywa normalna: 68% danych między μ ± σ (ciemny region centralny), 27,2% między μ ± 2σ (regiony boczne), 0,3% w ogonach poza μ ± 3σ.
Przykłady rozwiązane
Exercise list
42 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 76.1Application
. Oblicz z-score dla .
- Ex. 76.2Application
. Oblicz z-score dla .
- Ex. 76.3ApplicationAnswer key
Oblicz .
- Ex. 76.4Application
Oblicz .
- Ex. 76.5Application
Oblicz .
- Ex. 76.6Application
Oblicz .
- Ex. 76.7Application
Oblicz .
- Ex. 76.8Application
. Oblicz .
- Ex. 76.9Application
. Oblicz .
- Ex. 76.10Application
(wariancja = 4). Oblicz .
- Ex. 76.11ApplicationAnswer key
Oblicz kwantyl 90% dla .
- Ex. 76.12Application
Oblicz (kwantyl 25%) dla .
- Ex. 76.13Application
IQ . Jaki % populacji ma IQ między 85 a 115?
- Ex. 76.14Application
IQ . Jaki % ma IQ powyżej 130?
- Ex. 76.15Application
IQ . Jaki % ma IQ powyżej 145?
- Ex. 76.16Application
Wzrost cm. Jaki % ma wzrost powyżej 186 cm?
- Ex. 76.17ApplicationAnswer key
Oceny . Od której oceny zaczyna się top 5%?
- Ex. 76.18Application
. Oblicz .
- Ex. 76.19ApplicationAnswer key
Dla , jaki jest związek między medianą, modą a ?
- Ex. 76.20Application
i niezależne. Jaki jest rozkład ?
- Ex. 76.21Application
Pensja miesięczna reali. Jaka jest pensja minimalnego wynagrodzenia top 10%?
- Ex. 76.22ApplicationAnswer key
Czas lotu min. Ile czasu zarezerwować, aby mieć 99% pewność przybycia na czas?
- Ex. 76.23
Dzienny zwrot akcji . Oblicz .
- Ex. 76.24Application
Napięcie . Urządzenie zawodzi jeśli V. Oblicz prawdopodobieństwo awarii.
- Ex. 76.25Modeling
Części ze średnicą mm. Tolerancja mm. Jaki ułamek zostanie odrzucony?
- Ex. 76.26Modeling
Ankieta z 1000 respondentami szacuje rzeczywisty odsetek . Skonstruuj 95% PU dla .
- Ex. 76.27ModelingAnswer key
, , (znane). Skonstruuj 95% PU dla .
- Ex. 76.28Modeling
Test vs. . , , . Oblicz p-wartość i podejmij decyzję.
- Ex. 76.29ModelingAnswer key
Czas wykonania ms. Aby zagwarantować SLA z 95% żądań poniżej limitu, jaki próg zdefiniować?
- Ex. 76.30Modeling
Six Sigma: specyfikacja . Z dostosowaniem 1,5σ na drift procesu, oblicz defekty na milion. Dlaczego wynik to 3,4 ppm a nie praktycznie zero?
- Ex. 76.31Modeling
Wykres X-bar z , (znane), . Oblicz UCL i LCL na .
- Ex. 76.32Modeling
Wyniki modelu ML . Jaki to próg dla wybrania top 20% modeli?
- Ex. 76.33Modeling
Rezystor 100Ω z tolerancją . Zakładając ohm (3 = tolerancja), oblicz ułamek w granicach specyfikacji.
- Ex. 76.34Modeling
Roczny zwrot portfela . Oblicz prawdopodobieństwo ujemnego zwrotu w ciągu roku.
- Ex. 76.35Modeling
Wyniki ENEM (Matematyka) . Oblicz .
- Ex. 76.36ModelingAnswer key
IPCA roczny modelowany jako . Cel inflacji: do 6,5%. Jakie jest prawdopodobieństwo przekroczenia celu?
- Ex. 76.37Understanding
Dlaczego standaryzujemy do rozkładu normalnego standardowego? Co uzasadnia istnienie jednej tablicy ?
- Ex. 76.38Understanding
Ogon rozkładu normalnego jest "cienki" czy "ciężki"? Dlaczego to ma znaczenie w modelowaniu ryzyka finansowego?
- Ex. 76.39Challenge
Wykaż, że jeśli , to ma rozkład chi-kwadrat z 1 stopniem swobody.
- Ex. 76.40Proof
Wykaż, że jeśli i (z ), to .
- Ex. 76.41ProofAnswer key
Wykaż, że używając sztuczki współrzędnych biegunowych.
- Ex. 76.42ProofAnswer key
Wykaż (szkic), że rozkład normalny maksymalizuje entropię różniczkową spośród wszystkich rozkładów ciągłych ze stałą średnią i stałą wariancją .
Źródła
- OpenIntro Statistics (4. wyd.) — Diez, Çetinkaya-Rundel, Barr · 2019 · EN · CC-BY-SA. Źródło pierwsze — §3.5 (standaryzacja, reguła 68-95-99,7, Q-Q plot, aplikacje).
- Statistics (OpenStax) — Illowsky, Dean · 2022 · EN · CC-BY. §6.1–6.4 — gęstość, CDF, PU, CTG, ćwiczenia na poziomie AP.
- Introduction to Probability (Grinstead-Snell) — Grinstead, Snell · 1997 · EN · GNU FDL. §5.2 — całka Gaussa, MGF, maksymalna entropia, limit De Moivre-Laplace; ćwiczenia demonstracyjne.