Soru

Zorluk: ZorKitle Ortalamasının Tahmini ve Varyansı

Bir e-ticaret altyapı sağlayıcısı, sistemini kullanan 1000 farklı işletmenin günlük ortalama işlem hacimlerini incelemek istemektedir. İşletmeler büyüklüklerine göre 3 tabakaya ayrılmış ve tabakalı rastgele örnekleme yöntemi ile seçilen örneklemlerden aşağıdaki veriler elde edilmiştir:

TabakaKitle Hacmi (NhN_h)Örneklem Hacmi (nhn_h)Örneklem Ortalaması (yˉh\bar{y}_h)Örneklem Varyansı (sh2s_h^2)
15005010100
24008025200
310050100400

Buna göre, tüm işletmeler için günlük ortalama işlem hacminin tabakalı tahmin edicisi (yˉst\bar{y}_{st}) ve bu tahmin edicinin varyansı (v(yˉst)v(\bar{y}_{st})) aşağıdakilerden hangisinde sırasıyla doğru verilmiştir?

  1. yˉst=25\bar{y}_{st} = 25 ; v(yˉst)=0.81v(\bar{y}_{st}) = 0.81Cevap
  2. B
    yˉst=25\bar{y}_{st} = 25 ; v(yˉst)=0.98v(\bar{y}_{st}) = 0.98
  3. C
    yˉst=25\bar{y}_{st} = 25 ; v(yˉst)=2.10v(\bar{y}_{st}) = 2.10
  4. D
    yˉst=45\bar{y}_{st} = 45 ; v(yˉst)=0.81v(\bar{y}_{st}) = 0.81
  5. E
    yˉst=45\bar{y}_{st} = 45 ; v(yˉst)=0.98v(\bar{y}_{st}) = 0.98

Cevap

Ortalama tahmin edicisi 25 ve varyans 0.81 olarak hesaplanmalıdır.
Tabakalı rastgele örneklemede kitle ortalaması tahmini yˉst=Whyˉh\bar{y}_{st} = \sum W_h \bar{y}_h formülü ile bulunur. Tabaka ağırlıkları sırasıyla 0.5,0.40.5, 0.4 ve 0.10.1'dir. Buna göre ortalama 0.5(10)+0.4(25)+0.1(100)=250.5(10) + 0.4(25) + 0.1(100) = 25 olur. Ortalamanın varyansı ise v(yˉst)=Wh2sh2nh(1fh)v(\bar{y}_{st}) = \sum W_h^2 \frac{s_h^2}{n_h} (1 - f_h) formülüyle hesaplanır. SKD değerleri sırasıyla 0.9,0.80.9, 0.8 ve 0.50.5'tir. Formül uygulandığında varyans 0.45+0.32+0.04=0.810.45 + 0.32 + 0.04 = 0.81 olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Kitle hacmi (NN) ve tabaka ağırlıklarını (Wh=Nh/NW_h = N_h/N) hesapla.
N=500+400+100=1000N = 500 + 400 + 100 = 1000. Ağırlıklar: W1=0.5W_1 = 0.5, W2=0.4W_2 = 0.4, W3=0.1W_3 = 0.1.
Tabakalı tahmin edicilerde her tabakanın kitledeki temsil oranı (ağırlığı) kullanılmalıdır.
2
Kitle ortalamasının tabakalı tahmin edicisini (yˉst\bar{y}_{st}) hesapla.
yˉst=Whyˉh=(0.5×10)+(0.4×25)+(0.1×100)=5+10+10=25\bar{y}_{st} = \sum W_h \bar{y}_h = (0.5 \times 10) + (0.4 \times 25) + (0.1 \times 100) = 5 + 10 + 10 = 25.
Tabaka ortalamaları, tabakaların ağırlıkları ile çarpılarak kitle ortalaması tahmin edilir.
3
Her tabaka için örnekleme kesrini (fh=nh/Nhf_h = n_h/N_h) ve SKD'yi (1fh1-f_h) bul.
f1=50/500=0.11f1=0.9f_1 = 50/500 = 0.1 \Rightarrow 1-f_1 = 0.9
f2=80/400=0.21f2=0.8f_2 = 80/400 = 0.2 \Rightarrow 1-f_2 = 0.8
f3=50/100=0.51f3=0.5f_3 = 50/100 = 0.5 \Rightarrow 1-f_3 = 0.5.
Örneklem hacimleri kitleye göre büyük olduğu için (>5%5\%) varyans formülünde Sonlu Kitle Düzeltme Çarpanı uygulanmalıdır.
4
Tabakalı ortalama varyansını (v(yˉst)v(\bar{y}_{st})) hesapla.
v(yˉst)=Wh2sh2nh(1fh)=(0.52×10050×0.9)+(0.42×20080×0.8)+(0.12×40050×0.5)=(0.25×2×0.9)+(0.16×2.5×0.8)+(0.01×8×0.5)=0.45+0.32+0.04=0.81v(\bar{y}_{st}) = \sum W_h^2 \frac{s_h^2}{n_h} (1 - f_h) = (0.5^2 \times \frac{100}{50} \times 0.9) + (0.4^2 \times \frac{200}{80} \times 0.8) + (0.1^2 \times \frac{400}{50} \times 0.5) = (0.25 \times 2 \times 0.9) + (0.16 \times 2.5 \times 0.8) + (0.01 \times 8 \times 0.5) = 0.45 + 0.32 + 0.04 = 0.81.
Ortalamanın varyansı, tabaka varyanslarının tabaka ağırlıklarının karesi, örneklem hacmi ve SKD ile düzeltilmesiyle elde edilir.

Anahtar Kavram

Tabakalı Örneklemede Ortalama ve Varyans Tahmini
Bu soruyu puanla