4.Zmienne losowe X 1, X 2,..., X 100 są niezależne i mają rozkład wykładniczy z α = 0.25 Jakie jest prawdopodobieństwo, że 1

LISTA 7 W rozwiązaniu zadań 1-4 wykorzystać centralne twierdzenie graniczne. 1.Prawdopodobieństwo, że aparat zepsuje się w czasie jego konserwacji wynosi 0.02. Jakie jest prawdopodobieństwo, że w trakcie konserwacji 100 aparatów zepsuje się: a) nie mniej niż 5 aparatów; b) więcej niż 5 i mniej niż 10 aparatów? 2.Jeśli gracz wyrzuci kostką sześcienną 6 oczek to wygrywa 4 zł, w przypadku innej liczby oczek przegrywa 1 zł. Jakie jest prawdopodobieństwo, że przy 500 rzutach przegra więcej niż 200 zł? 3.Prawdopodobieństwo,że wyprodukowany detal okaże się dobry wynosi 0.9. Ile elementów należy wyprodukować,aby prawdopodobieństwo, że będzie wśród nich co najmniej 50 dobrych było większe niż 95%. 4.Zmienne losowe X 1, X 2,..., X 100 są niezależne i mają rozkład wykładniczy z α = 0.25 Jakie jest prawdopodobieństwo, że 1 100 Σ100 k=1x k przyjmie wartości mniejsze niż 4 i większe niż 3.5. Dla jakiego n, 1 n Σn k=1x k odchyla się od swojej wartości oczekiwanej o mniej niż 1,z prawdopodobieństwem większym niż 0.9? 5.Na pewnym obszarze dokonano 40 pomiarów grubości warstwy piasku otrzymując w m.: 54, 58, 64, 69, 61, 56, 41, 48, 56, 61, 70, 55, 46, 57, 70, 55, 47, 62, 55, 60, 54,57,65,60,53,54, 49,58,62,59,55,50,58, 63, 64, 59, 52, 65, 58, 60. Dla przedstawionej próby zbudować szereg rozdzielczy oraz naszkicować histogram i dystrybuantę empiryczną. Wyznaczyć średnią, medianę, modalną, kwantyl dolny i górny, wariancję, współczynnik zmienności. 6.W pewnym punkcie sieci elektrycznej mierzono co godzinę istniejące napięcie (w V) otrzymując 21 danych: 234, 220, 230, 218, 220, 219, 224, 223, 220, 218, 221, 229, 225, 220, 221, 216, 220, 219,232,227,221. Dla przedstawionej próby wyznaczyć wielkości jak w zad.5. Odpowiedzi zad.1 a) 1-Φ( 15 7 ) = 0.016 b)φ( 40 7 ) Φ( 15 7 ) = 0.016 zad.2 Φ( 2.8) = 0.0026; zad.3 n 70. zad.4 n 44 zad.6 wziąć 5 klas, x = 222.7, mediana = 221, modalna = 220, varx=17.99, wsp.zmienności=0.019 (1.9% ) 1

LISTA 8 1.W oparciu o 2n elementową próbę prostą z populacji o średniej m i wariancji σ 2 oszacowano wartość oczekiwaną używając dwóch estymatorów: Y 1 = 1 2n 2n k=1 X k, oraz Y 2 = 1 nk=1 X n k. Który z nich jest lepszy,dlaczego? 2.Metodą największej wiarogodności wyznaczyć estymatory parametrów: a) λ w rozkładzie Poissona ; b) p w rozkładzie geometrycznym ; c) α w rozkładzie wykładniczym. 3.Prawdopodobieństwo natrafienia na złoże ropy dla każdej z 5 ruchomych wież wiertniczych jest takie samo i wynosi p. Pierwsza wieża natrafiła po raz pierwszy na złoże; za trzecim razem, druga za czwartym, trzecia za trzecim, czwarta za czwartym, piąta za siódmym. Oszacować wartość parametru p. 4.W celu oszacowania wartości przeciętnej czasu bezawaryjnej pracy maszyny pewnego typu - z partii tych maszyn wybrano losowo 7 maszyn i obserwowano czasy pracy do momentu awarii. Uszkodzenia nastąpiły w: 51, 115, 150, 190, 217, 228, 350 godzinie. Wiedząc, że czas bezawaryjnej pracy maszyny ma rozkład wykładniczy oszacować : wartość przeciętną bezawaryjnej pracy maszyny oraz parametr α tego rozkładu. 5*.Wykazać, że jeżeli niezależne zmienne losowe X k, k = 1,..., n mają taki 1 sam rozkład wykładniczy to nk=1 X 2 2n k jest nieobciążonym estymatorem dla wariancji tego rozkładu. 6*.Zmienne losowe X k mają rozkład jednostajny na przedziale [a; a+1]; parametr a jest nieznany. Sprawdzić, że dla n niezależnych obserwacji estymator: T n = 1 2 + 1 n X k n k=1 jest nieobciążonym i zgodnym estymatorem parametru a. Oszacować P ( T n a 0.1) gdy: n = 12 oraz n = 100. 7*.Wykazać, że n+1max n 1 k nx k jest lepszym nieobciążonym estymatorem dla parametru a,w rozkładzie jednostajnym na przedziale [0 ; a] niż 2 n Σn k=1x k. Odpowiedzi zad.1 Y 1, Y 2 są niobciążone dla m, lepszy Y 1,bo ma mniejszą wariancję. 2

zad.2 λ = 1 nk=1 X n k, α 1 = 1 n Σn k=1x k p 1 = 1 nk=1 X n k zad.3 0.238 zad.4 185.8; 0.0054. LISTA 9 1. Dokonano 8 pomiarów pewnej odległości i otrzymano (w m): 201, 195, 207, 203, 191, 208, 198, 210. Wiadomo,że rozkład błędu pomiaru jest normalny o średniej 0 i wariancji 9. Wyznaczyć przedział ufności dla mierzonej odległości na poziomie ufności 0.95. Ponadto, wykonano 5 dodatkowych pomiarów i otrzymano:201, 196, 200, 195, 208. Korzystając ze wszystkich pomiarów wyznaczyć jeszcze raz przedział ufności dla mierzonej odległości oraz porównać długości przedziałów. 2.Na podstawie 100 prób oszacowano średni czas pracy potrzebny do wyprodukowania elementu i uzyskano (w s): x = 5.5 oraz s = 1.7.Wyznaczyć przedział ufności dla wartości oczekiwanej czasu produkcji na poziomie: a) 0.90 oraz b) 0.80. Który jest dłuższy? 3.Dla 10 obserwacji cechy o rozkładzie normalnym otrzymano: 7; 7.5; 8.5; 8; 6; 7.5; 6.5; 5.5; 7.5; 6. Wyznacz i porównaj przedział ufności dla parametru m na tym samym poziomie ufności gdy : a) σ = 0.5, b) σ nieznane. 4.Klasa przyrządu jest związana z odchyleniem standardowym wykonywanych nim pomiarów. W celu zbadania klasy przyrządu służącego do pomiaru masy wykonano nim 12 pomiarów masy tego samego ciała (w mg): 101, 105, 98, 96, 100, 106, 100, 95, 95, 101, 94, 98. Przy założeniu, że wyniki pomiaru mają rozkład normalny wyznaczyć 95% przedział ufności dla odchylenia standardowego. 5.Przy sporządzaniu skali magnetometru dokonano 10 niezależnych pomiarów natężenia tego samego pola magnetycznego i otrzymano (w Oe): 8, 10, 15, 12, 18, 9, 10, 12, 14, 12. Przyjmując poziom ufności 0.95 wyznaczyć przedział ufności dla wartości oczekiwanej oraz dyspersji (odchylenia standardowego) wyników pomiaru tym magnetometrem. 6.Błąd pomiaru wysokości wieży ma rozkład normalny o wariancji 400m 2. Ile pomiarów należy wykonać, aby na poziomie ufności 0.9 oszacować wysokość wieży w przedziale ufności długości 15m? 7.Aby oszacować ile procent wyborców (p%) jest zdecydowanych poprzeć 3

danego kandydata w najbliższych wyborach przeprowadzono ankietę wśród n losowo wybranych osób (n 100). Na pytanie: czy będziesz głosować na danego kandydata; ankieta przewidywała 2 odpowiedzi: TAK albo NIE. Wyznacz przedział ufności dla p na poziomie ufności 1 α. Przy jakim n długość przedziału ufności będzie mniejsza niż 0.05 (5%.) Wykonaj obliczenia dla: n = 200, 180 odpowiedzi TAK, 1 α = 0.95. 8.W celu zbadania szczelności pojemników pewnej firmy, wylosowano niezależnie do próby i sprawdzono szczelność 100 pojemników, wykrywając 16 nieszczelnych. Przyjmując poziom ufności 0.99 oszacować procent nieszczelnych pojemników. 9*.Niech (X 1, X 2,..., X n ) oraz (Y 1, Y 2,..., Y m ) będą niezależnymi próbami prostymi, że X k ma rozkład N(m 1, σ), Y k ma rozkład N(m 2, σ). Sprawdzić, że statystyka X Y m 1 + m 2 nm(n + m 2) nk=1 (X k X) 2 + m k=1 (Y k Y ) 2 n + m. ma rozkład t-studenta z (n + m 2) stopniami swobody. Odpowiedzi: zad.1 dla n=8 mamy 199.52 < m < 203.7, dla n=13 mamy 199.37 < m < 202.63 zad.2 a) 5.22 < m < 5.78; b) 5.28 < m < 5.72. zad.4 2.8 < σ < 6.7 zad.5 9.84 < m < 14.16 oraz 4.31 < σ 2 < 30.37. zad.6 n 20. zad.8 6% < p < 25.4% LISTA 10 1. Hipotezę,że wadliwość produktu wynosi 0.1 sprawdzano następująco: z dużej partii towaru wybierano losowo 100 produktów. Jeśli wśród nich jest mniej niż 17 wadliwych to całą partię towaru uznajemy za wystarczająco dobrą, w przeciwnym przypadku partię uznajemy za złą. Obliczyć błąd I rodzaju oraz wartości funkcji mocy dla p = 0.2; p = 0.3. Wskazówka: rozkład Bernoulliego przybliżyć rozkładem normalnym. 2.Aby zweryfikować hipotezę o symetryczności monety H: p = 0.5 przeciwko K: p 0.5 wykonano nią n = 100 rzutów. Wyznaczyć obszar krytyczny na poziomie istotności: 4

a) α = 0.1, b) α = 0.05. Obliczyć moc testu dla p=0.9, p=0.4. Zweryfikować hipotezę H gdy w 100 rzutach monetą było 59 orłów dla a) oraz b). 3.Niech (X 1, X 2,..., X n ) będzie próbą prostą, że X k ma rozkład N(m,1). Na poziomie istotności α = 0.05 zweryfikować hipotezę H: m=4, przeciwko K: m > 4, gdy n=25 oraz zaobserwowano x = 4.3. Wyznaczyć i naszkicować funkcję mocy testu. Podać wartość p-value. 4.Producent twierdzi,że długość życia produkowanych przez niego baterii ma rozkład normalny o średniej 48h. Długość życia dla zbadanych 7 baterii wyniosła: 44, 46, 49, 42, 51, 40, 45. Czy obserwacje te przeczą hipotezie producenta o średniej długości życia baterii? Zweryfikować hipotezę dla α = 0.02. 5.Przyjmując, że waga odczynnika w pewnego typu opakowaniach jest zmienną losową o rozkładzie N(m, σ) zweryfikować na poziomie istotności α = 0.1 hipotezę H: m=100 przeciwko K: m 100 dla następujących obserwacji: 95, 103, 104, 97, 100. 6.Zużycie energii elektrycznej (w kwh) przez pewną firmę w 10 losowo wybranych dniach było następujące: 104, 100, 105, 110, 106, 105, 102, 105, 107, 106. Zakładając,że zużycie energii ma rozkład normalny, na poziomie istotności α = 0.025 zweryfikować hipotezę H: σ 2 = 10 przeciwko K: σ 2 > 10. 7.Producent twierdzi, że produkowany przez niego przyrząd nie popełnia błędu systematycznego oraz odchylenie standardowe wyników pomiaru wynosi σ = 0.01. W celu sprawdzenia przyrządu wykonano nim 10 niezależnych pomiarów wzorca m=10.00 i uzyskano: 9.97, 9.97, 10.00, 10.01, 9.99, 10.01, 10.00, 10.02, 10.00, 10.03. Zakładając, że wyniki pomiaru mają rozkład normalny zweryfikować na poziomie istotności α = 0.01: a) hipotezę producenta o błędzie systematycznym oraz b) hipotezę σ = 0.01 przeciwko hipotezie, że rzeczywiste odchylenie jest większe. 8.Pewien eksperymentator twierdzi, że opracował nową (lepszą) metodę odsiarczania gazów przemysłowych. Dokonano pomiarów zawartości siarki i otrzymano dla metody: 5

starej: 17, 11, 22, 18, 15, 13, 14, 16 nowej: 15, 12, 10, 18, 14, 15, 13. Przyjmując, że zawartość siarki ma rozkład normalny zweryfikować odpowiednią hipotezę na poziomie istotności α = 0.05. 9.Błędy pomiarów dla 2 przyrządów mają rozkład normalny o takiej samej wariancji, równej 3. Badając zgodność pomiarów wykonano po 6 pomiarów każdym przyrządem i otrzymano: x 1 = 66.7, x 2 = 67.3; a)zweryfikować odpowiednią hipotezę na poziomie istotności α = 0.05; b) wyznaczyć błąd II rodzaju. gdy różnica między średnimi wynosi 2.44. 10.W wyniku pomiarów temperatury w 20 takich samych zbiornikach wykorzystywanych w procesie produkcji otrzymano w stopniach Celsjusza x = 4.8. Zakładając, że temperatura utrzymywana w zbiornikach jest zmienną losową o rozkładzie normalnym N(m,0.1) na poziomie istotności α = 0.1 zweryfikować hipotezę H: m = 5 przeciwko alternatywie: a) K: m < 5 oraz b) K: m 5 11.Pomiary napięcia prądu mają rozkład normalny. Dokonano 15 niezależnych pomiarów napięcia i otrzymano S 2 = 1.4. Na poziomie istotności α = 0.05 zweryfikować hipotezę, że wariancja pomiarów wynosi 1.2. Odpowiedzi zad.1 α = 0.0038, niech M(p) oznacza moc testu dla parametru p; M(0.2)=0.7734, M(0.3)=0.9977, M(0.5)=1 zad.2 a) Q = {0, 1,..., 41} {59, 60,..., 100}, odrzucamy H gdy zaobserwowano 59 orłów b)q = {1, 2,..., 40} {60, 61,...100}, nie ma podstaw do odrzucenia H gdy zaobserwowano 59 orłów. M(0.4)=0.5793, M(0.9)=1 zad.3 Q = (1.64; ); u=1.5, nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy p-value =0.0768 M(m)=Φ( 1.64 + 5(m 4)) zad.4 t=-1.877,6 stopni swobody Q = (, 0.906), odrzucamy hipotezę zad.5 t=-0.17, 4 st.swobody, Q = (, 2.132) (2.132, ), nie ma podstaw do odrzucenia H zad.6 χ 2 = 6.1, 9 st.swobody, Q = (19.02, ), nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zad.7 a) H: m=0 (błąd systematyczny wynosi 0 ) K: m 0 t=0, 9 st.swobody, Q = (, 3.25) (3.35, ), nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy H 6

b) H: σ 2 = 0.0001 przeciwko K: σ 2 > 0.0001 χ 2 = 34, 9 st.swobody, Q = (21.67, ), odrzucamy H na podanym poziomie istotności zad.8 H: m s = m n przeciwko K: m s > m n t=1.48, 13 st.swobody Q = (1.771, ), nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy H zad.9 a) H: m 1 = m 2 przeciwko K: m 1 m 2 u=-0.6, Q = (, 1.96) (1.96, ), nie ma podstaw do odrzucenia H b) β = 0.3156 zad.11 χ 2 = 17.5, 14 st.swobody Q = (23.68, ), nie ma podstaw do odrzucenia H LISTA 11 1.W celu sprawdzenia symetryczności kostki do gry wykonano nią 120 rzutów i otrzymano: liczba oczek 1 2 3 4 5 5 liczba rzutów 11 30 14 10 33 22 Na poziomie istotności α = 0.05 zweryfikować hipotezę,że kostka jest symetryczna. 2.Zmienna losowa X oznacza liczbę kolizji komunikacji miejskiej w ciągu jednej doby.na podstawie obserwacji próby prostej: 3,2,2,1,4,0,4,2,3 zweryfikować hipotezę,że X ma rozkład Poissona z λ = 2. Przyjąć α = 0.025. 3.Prześwietlono 100 niezależnych próbek tego samego materiału i uzyskano następujące liczby skaz: liczba skaz 0 1 2 3 4 5 liczba próbek 10 27 29 19 8 7 Na poziomie istotności α = 0.01 zweryfikować hipotezę, że rozkład liczby skaz w próbkach ma rozkład Poissona. 4.W pewnym doświadczeniu mierzy się czas występowania określonego efektu świetlnego. Dla 1000 niezależnych doświadczeń uzyskano: czas efektu [0-2) [2-4) [4-6) [6-8) [8-10) liczba dośw. 90 140 320 300 150 Zweryfikować na poziomie istotności α = 0.05 hipotezę,że czas występowania efektu świetlnego ma rozkład normalny. 7

5.Zbadano zależność między ilością pewnej substancji dodawanej do produkcji wyrobu a jego wagą i otrzymując: ilość substancji 1 2 4 6 7 waga wyrobu 52 53 48 50 52 a) czy istnieje zależność między ilością dodawanej substancji a wagą wyrobu? b) wyznaczyć równanie prostej regresji c) obliczyć spodziewaną wagę wyrobu, gdy do produkcji dodamy 8 jednostek substancji d) obliczyć współczynnik korelacji rang Spearmana. Odpowiedzi zad.1 χ 2 = 24.50, Q = (11.07, ), odrzucamy hipotezę zad.2 χ 2 = 2.8434,4 st.swobody Q = (11.141, ), nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zad.3 χ 2 = 4.4107, 5 st.swobody Q = (13.277, ), nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zad.4 χ 2 = 52, 43, r=5, 2 st.swobody Q = (5.991, ), odrzucamy hipotezę zad.5 a) r=-0.27, b) y = 0.23x + 51.92 c) 50.08, d) r s = 0.275 8