Soru

Zorluk: Çok zorTek Kitle Varyansı İçin Güven Aralığı

Bir kalite kontrol uzmanı, kitle ortalamasının bilindiği (μ=100\mu = 100) normal dağılımlı bir üretim sürecinden n=16n = 16 birimlik rastgele bir örneklem çekmiştir. Örneklem değerlerinin kitle ortalamasından sapmalarının kareleri toplamı i=116(Xi100)2=200\sum_{i=1}^{16} (X_i - 100)^2 = 200 olarak hesaplanmıştır. Uzman, bu veriyi kullanarak kitle varyansı (σ2\sigma^2) için %90 güven düzeyinde eşit kuyruklu bir güven aralığı oluşturmak istemektedir.

Ancak uzman dalgınlıkla kitle ortalamasının bilindiği gerçeğini unutmuş, elindeki sapmalar kareleri toplamını sanki örneklem ortalamasına (Xˉ\bar{X}) göre hesaplanmış gibi düşünmüş (tesadüfen Xˉ=100\bar{X} = 100 elde edilmiştir) ve kitle ortalamasının bilinmediği duruma ait prosedürü kullanarak hatalı bir güven aralığı hesaplamıştır.

(Not: Serbestlik derecesi ν\nu olmak üzere P(χν2c)=pP(\chi^2_\nu \leq c) = p için bazı kritik değerler şöyledir:
ν=15\nu=15 için χ0.052=7,26\chi^2_{0.05} = 7,26 ve χ0.952=25,00\chi^2_{0.95} = 25,00
ν=16\nu=16 için χ0.052=7,96\chi^2_{0.05} = 7,96 ve χ0.952=26,30\chi^2_{0.95} = 26,30)

Buna göre, uzmanın hesapladığı hatalı güven aralığının alt sınırı ile teorik olarak kullanması gereken doğru güven aralığının alt sınırı sırasıyla aşağıdakilerden hangisidir?

  1. 8,008,00 ve 7,607,60Cevap
  2. B
    27,5527,55 ve 25,1325,13
  3. C
    7,607,60 ve 8,008,00
  4. D
    25,1325,13 ve 27,5527,55
  5. E
    13,3313,33 ve 12,5012,50

Cevap

Uzmanın bulduğu hatalı alt sınır 8,00 ve teorik olarak doğru olan alt sınır 7,60 değerleridir.
Varyans için güven aralığı alt sınırı (Xic)2χu¨st2\frac{\sum(X_i - c)^2}{\chi^2_{\ddot{u}st}} formülü ile bulunur. Uzmanın μ\mu bilinmiyor varsayımıyla yaptığı hatalı işlemde ν=15\nu=15 olur ve alt sınır 200/25,00=8,00200 / 25,00 = 8,00 çıkar. Ortalamanın bilindiği doğru teorik durumda ise ν=16\nu=16 olur ve alt sınır 200/26,307,60200 / 26,30 \approx 7,60 hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Kitle ortalamasının bilinmediği varsayımıyla (uzmanın yaptığı hata) güven aralığı alt sınırını hesaplamak.
Hatalı alt sınır = 8,008,00
μ\mu bilinmediğinde pivot istatistiği (n1)S2/σ2χn12(n-1)S^2 / \sigma^2 \sim \chi^2_{n-1} dağılımına uyar. Burada (XiXˉ)2=200\sum(X_i - \bar{X})^2 = 200 ve serbestlik derecesi ν=161=15\nu = 16-1=15'tir. Güven aralığının alt sınırı, paydanın en büyük olduğu durum olan üst kritik değer (χ0.95,152=25,00\chi^2_{0.95, 15} = 25,00) ile bölünerek bulunur: 200/25,00=8,00200 / 25,00 = 8,00.
2
Kitle ortalamasının bilindiği gerçeğiyle (doğru teorik durum) güven aralığı alt sınırını hesaplamak.
Doğru alt sınır 7,60\approx 7,60
μ\mu bilindiğinde pivot istatistiği (Xiμ)2/σ2χn2\sum(X_i - \mu)^2 / \sigma^2 \sim \chi^2_n dağılımına uyar. Verilen (Xi100)2=200\sum(X_i - 100)^2 = 200 değeri doğrudan kullanılır ve serbestlik derecesi ν=16\nu = 16 olur. Alt sınır formülünde yine üst kritik değer (χ0.95,162=26,30\chi^2_{0.95, 16} = 26,30) paydaya yazılır: 200/26,307,60200 / 26,30 \approx 7,60.

Anahtar Kavram

Kitle varyansı güven aralığında, kitle ortalamasının bilinip bilinmemesine göre serbestlik derecesinin değişimi ve Ki-kare asimetrik aralık yapısı
Bu soruyu puanla