Oran ve Regresyon Tahminleyicileri

144 soru

Soru 101Soru

Bir ildeki işletmeler, bulundukları bölgeye göre iki tabakaya ayrılmıştır (L=2L=2). İlgilenilen değişken yıllık enerji tüketimi (yy, megavat-saat), yardımcı değişken ise işletmenin kapalı alan büyüklüğüdür (xx, bin metrekare).
Kitledeki toplam işletme sayısı N=1000N = 1000'dir.
Tabakalara ilişkin kitle birim sayıları ve örneklemden elde edilen ortalamalar aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Tabaka (hh)Kitle Birim Sayısı (NhN_h)Örneklem Ortalaması (yˉh\bar{y}_h)Örneklem Ortalaması (xˉh\bar{x}_h)
14002016
2600246

Buna göre, kitle oranının (RR) tahmini için hesaplanacak birleşik oran tahminleyicisi (R^c\hat{R}_c) değeri kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2,24

Cevap

Doğru yanıt 2,24'tür.
Birleşik oran tahminleyicisi hesaplanırken önce her iki değişken için tabakalı örneklem ortalamaları bulunur: yˉst=Whyˉh=22,4\bar{y}_{st} = \sum W_h \bar{y}_h = 22,4 ve xˉst=Whxˉh=10,0\bar{x}_{st} = \sum W_h \bar{x}_h = 10,0. Ardından bu iki değer oranlanarak R^c=22,410,0=2,24\hat{R}_c = \frac{22,4}{10,0} = 2,24 sonucuna ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Tabaka ağırlıklarının (WhW_h) hesaplanması.
W1=400/1000=0,4W_1 = 400 / 1000 = 0,4 ve W2=600/1000=0,6W_2 = 600 / 1000 = 0,6 olarak bulunur.
Tabakalı örneklemede kitle ortalamalarının yansız tahminini yapabilmek için her tabakanın kitledeki ağırlığının bilinmesi gerekir.
2
İlgilenilen değişken (yy) ve yardımcı değişken (xx) için kitle ortalamalarının yansız tahminleri olan tabakalı örneklem ortalamalarının (yˉst\bar{y}_{st} ve xˉst\bar{x}_{st}) hesaplanması.
yˉst=0,4×20+0,6×24=8+14,4=22,4\bar{y}_{st} = 0,4 \times 20 + 0,6 \times 24 = 8 + 14,4 = 22,4 ve xˉst=0,4×16+0,6×6=6,4+3,6=10,0\bar{x}_{st} = 0,4 \times 16 + 0,6 \times 6 = 6,4 + 3,6 = 10,0 elde edilir.
Birleşik oran tahminleyicisi, her bir tabakada hesaplanan ortalamaların tabaka ağırlıklarıyla çarpılarak birleştirilmesi temeline dayanır.
3
Birleşik oran tahminleyicisinin (R^c\hat{R}_c) formülünün uygulanması.
R^c=yˉstxˉst=22,410,0=2,24\hat{R}_c = \frac{\bar{y}_{st}}{\bar{x}_{st}} = \frac{22,4}{10,0} = 2,24 olarak hesaplanır.
Kitle oranının birleşik tahmini, tabakalı ortalamaların birbirine bölünmesiyle elde edilir.

Anahtar Kavram

Tabakalı Örneklemede Birleşik Oran Tahminleyicisi (R^c\hat{R}_c) Hesaplaması
Soru 102Soru

Bir kamu kurumu, envanterindeki N=600N = 600 adet hizmet aracının yıllık toplam bakım masrafını (YY) ve araç başına düşen ortalama bakım masrafını tahmin etmek istemektedir. Araçların yaşları (XX) yardımcı değişken olarak kullanılacaktır. Kurum kayıtlarına göre tüm araçların toplam yaşı τx=3.000\tau_x = 3.000 yıldır.

Bu amaçla n=40n = 40 araçlık basit rastgele bir örneklem seçilmiş ve örnekleme giren araçların toplam yaşı xi=250\sum x_i = 250 yıl, yıllık toplam bakım masrafı ise yi=1.500\sum y_i = 1.500 (Bin TL) olarak hesaplanmıştır.

Buna göre, oran tahminleyicisi kullanılarak araçların yıllık bakım masraflarının kitle ortalaması ve kitle toplamı için elde edilen tahmin değerleri (Bin TL cinsinden) sırasıyla aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 30 ve 18.000

Cevap

Oran tahminleyicisine göre kitle ortalaması tahmini 30 ve kitle toplamı tahmini 18.000 değerleridir.
Oran tahminleyicisinde ilk olarak örneklem oranı R^=yixi=1500250=6\hat{R} = \frac{\sum y_i}{\sum x_i} = \frac{1500}{250} = 6 şeklinde elde edilir. Kitle ortalaması tahmini için bu oran, yardımcı değişkenin kitle ortalaması olan μx=3000600=5\mu_x = \frac{3000}{600} = 5 ile çarpılarak 6×5=306 \times 5 = 30 bulunur. Kitle toplamı tahmini için ise oran, yardımcı değişkenin kitle toplamı olan τx=3000\tau_x = 3000 ile çarpılarak 6×3000=18.0006 \times 3000 = 18.000 değeri hesaplanır. İstenen değerler sırasıyla 30 ve 18.000'dir.

Adım Adım Çözüm

1
Örneklem verilerini kullanarak oran tahminleyicisini (R^\hat{R}) hesapla.
R^=yixi=1500250=6\hat{R} = \frac{\sum y_i}{\sum x_i} = \frac{1500}{250} = 6
Oran tahminleyicisinde ilgilenilen değişken ile yardımcı değişken arasındaki ilişki katsayısı örneklem üzerinden elde edilir.
2
Yardımcı değişkenin kitle ortalamasını (μx\mu_x) bul.
μx=τxN=3000600=5\mu_x = \frac{\tau_x}{N} = \frac{3000}{600} = 5
Kitle ortalaması tahmini için yardımcı değişkenin kitledeki ortalama değerine ihtiyaç vardır.
3
Oran tahminleyicisini kullanarak kitle ortalamasını (μ^y,R\hat{\mu}_{y,R}) hesapla.
μ^y,R=R^μx=65=30\hat{\mu}_{y,R} = \hat{R} \cdot \mu_x = 6 \cdot 5 = 30
Oran tahminleyicisinde kitle ortalaması, örneklem oranı ile yardımcı değişkenin kitle ortalamasının çarpımıyla bulunur.
4
Oran tahminleyicisini kullanarak kitle toplamını (τ^y,R\hat{\tau}_{y,R}) hesapla.
τ^y,R=R^τx=63000=18.000\hat{\tau}_{y,R} = \hat{R} \cdot \tau_x = 6 \cdot 3000 = 18.000
Kitle toplamı tahmini, örneklem oranı ile yardımcı değişkenin bilinen kitle toplamının çarpılmasıyla elde edilir.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisi ile Kitle Ortalaması ve Toplamının Tahmini

Alternatif Yöntem

Kitle toplamı tahmini (τ^y,R\hat{\tau}_{y,R}), kitle ortalaması (μ^y,R=30\hat{\mu}_{y,R} = 30) bulunduktan sonra bu değerin doğrudan kitle hacmi (NN) ile çarpılmasıyla da bulunabilir: 600×30=18.000600 \times 30 = 18.000.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 103Soru

Bir İl Sağlık Müdürlüğü, il genelindeki N=500N = 500 aile hekimliği biriminin bu yılki günlük ortalama muayene sayısını (Yˉ\bar{Y}) tahmin etmek istemektedir. Bu amaçla iadesiz basit rastgele örnekleme yöntemiyle n=50n = 50 birimlik bir örneklem seçilmiştir.

Araştırmada ilgilenilen değişken (yy) bu yılki günlük ortalama muayene sayısı, yardımcı değişken (xx) ise bir önceki yılın resmi kayıtlı günlük ortalama muayene sayısıdır. Örneklemden elde edilen istatistikler aşağıdaki gibidir:

sy2=150s_y^2 = 150
sx2=120s_x^2 = 120
sxy=85s_{xy} = 85

Araştırmacı, kitle ortalamasını tahmin etmek için k=1k = 1 sabiti ile tanımlanan yˉd=yˉ+1(Xˉxˉ)\bar{y}_d = \bar{y} + 1 \cdot (\bar{X} - \bar{x}) fark tahminleyicisini kullanmaya karar vermiştir.

Buna göre, bu fark tahminleyicisinin varyans tahmini, v(yˉd)v(\bar{y}_d), kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1,80

Cevap

Fark tahminleyicisinin varyans tahmini 1,80 olarak hesaplanır.
Verilen k=1k=1 değeri için fark tahminleyicisinin varyans tahmini formülü v(yˉd)=1fn(sy2+sx22sxy)v(\bar{y}_d) = \frac{1-f}{n} (s_y^2 + s_x^2 - 2 s_{xy}) şeklindedir. Sonlu kitle düzeltme çarpanı hesaba katılarak 101050×(150+120170)=0018×100=180\frac{1 - 0{}10}{50} \times (150 + 120 - 170) = 0{}018 \times 100 = 1{}80 değeri elde edilir. Bu doğru yanıttır.

Adım Adım Çözüm

1
Örnekleme kesrini (ff) ve sonlu kitle düzeltme çarpanını (1f1-f) hesaplayın.
f=50500=010f = \frac{50}{500} = 0{}10 ve 1f=0901-f = 0{}90 bulunur.
İadesiz seçim yapıldığı için kitle büyüklüğü varyans tahmininde dikkate alınmalıdır.
2
Fark tahminleyicisinin varyans tahmini formülünü kurgulayın.
v(yˉd)=1fn(sy2+k2sx22ksxy)v(\bar{y}_d) = \frac{1-f}{n} (s_y^2 + k^2 s_x^2 - 2k s_{xy}) formülü kullanılır.
Yardımcı değişkenle kurulan fark tahminleyicisinin varyansında her iki değişkenin varyansları ve aralarındaki kovaryans rol oynar.
3
Verilen değerleri formülde yerine koyarak varyans tahminini hesaplayın.
v(yˉd)=09050(150+121202185)=0018×(270170)=0018×100=180v(\bar{y}_d) = \frac{0{}90}{50} (150 + 1^2 \cdot 120 - 2 \cdot 1 \cdot 85) = 0{}018 \times (270 - 170) = 0{}018 \times 100 = 1{}80
Tüm parametreler formüldeki matematiksel ilişkiye uygun şekilde birleştirilmiştir.

Anahtar Kavram

Fark Tahminleyicisinin Varyansı ve SKD Kullanımı
Soru 104Soru

Bir yerel yönetim, bölgesindeki N=800N = 800 farklı işletmenin yıllık atık miktarları (yy, ton) ile çalışan sayıları (xx) arasındaki doğrusal ilişkiyi incelemektedir. Yapılan ön çalışmada, kitledeki işletmelerin yıllık atık miktarının varyansının Sy2=50000S_y^2 = 50000 ve bu iki değişken arasındaki korelasyon katsayısının ρ=0,60\rho = 0,60 olduğu saptanmıştır.

Bu işletmeler arasından iadesiz seçim yöntemiyle n=160n = 160 hacimli bir basit rastgele örneklem oluşturulmuştur.

Bölgedeki işletmelerin ortalama yıllık atık miktarını tahmin etmek için doğrusal regresyon tahminleyicisi kullanıldığında, bu tahminleyicinin varyansı (V(yˉlr)V(\bar{y}_{lr})) yaklaşık olarak kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 160

Cevap

Hesaplanan regresyon tahminleyicisi varyans değeri 160'tır.
Doğru yanıt olan 160 değeri, regresyon tahminleyicisinin varyans formülü eksiksiz uygulanarak bulunmuştur. Önce iadesiz seçim olduğu için SKD (Sonlu Kitle Düzeltme) hesaplanır: (800160)/800=0,80(800 - 160) / 800 = 0,80. Ardından basit rastgele örnekleme varyansı V(yˉSRS)=0,80×(50000/160)=250V(\bar{y}_{SRS}) = 0,80 \times (50000 / 160) = 250 olarak bulunur. Son olarak korelasyon etkisi (10,602)=0,64(1 - 0,60^2) = 0,64 ile çarpılarak 250×0,64=160250 \times 0,64 = 160 sonucuna ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Sonlu Kitle Düzeltme Çarpanının (SKD) hesaplanması.
SKD=NnN=800160800=640800=0,80SKD = \frac{N-n}{N} = \frac{800-160}{800} = \frac{640}{800} = 0,80
Örneklem sonlu bir kitle üzerinden iadesiz çekildiği için varyans hesaplamasına SKD dahil edilmelidir.
2
Basit rastgele örneklemede kitle ortalaması varyansının bulunması.
V(yˉSRS)=SKD×Sy2n=0,80×50000160=0,80×312,5=250V(\bar{y}_{SRS}) = SKD \times \frac{S_y^2}{n} = 0,80 \times \frac{50000}{160} = 0,80 \times 312,5 = 250
Regresyon tahminleyicisinin varyansı, basit rastgele örnekleme varyansının bir fonksiyonudur.
3
Regresyon tahminleyicisinin varyansının hesaplanması.
V(yˉlr)=V(yˉSRS)×(1ρ2)=250×(10,602)=250×(10,36)=250×0,64=160V(\bar{y}_{lr}) = V(\bar{y}_{SRS}) \times (1 - \rho^2) = 250 \times (1 - 0,60^2) = 250 \times (1 - 0,36) = 250 \times 0,64 = 160
Korelasyon katsayısı ρ\rho, tahminin ne kadar iyileşeceğini belirler. (1ρ2)(1-\rho^2) çarpanı varyansın ne kadar azalacağını gösterir.

Anahtar Kavram

Regresyon Tahminleyicisinin Varyansı ve SKD Kullanımı
Soru 105Soru

Ülke genelinde faaliyet gösteren bir lojistik firması, N=2000N = 2000 adet dağıtım merkezinde günlük işlenen kargo sayısının kitle ortalamasını ve kitle toplamını tahmin etmek istemektedir. Bu amaçla, merkezlerde çalışan personel sayısı yardımcı değişken (XX) olarak belirlenmiştir. Kurum kayıtlarından, tüm merkezler üzerinden hesaplanan merkez başına ortalama personel sayısının Xˉ=45\bar{X} = 45 olduğu bilinmektedir.

Firma, n=80n = 80 adet dağıtım merkezini basit rastgele örnekleme yöntemiyle seçmiş ve bu örneklemdeki merkezler için aşağıdaki istatistikleri hesaplamıştır:
- Örnekleme giren merkezlerin ortalama personel sayısı: xˉ=50\bar{x} = 50
- Örnekleme giren merkezlerin günlük işlenen ortalama kargo sayısı: yˉ=6.300\bar{y} = 6.300

Buna göre, oran tahminleyicisi kullanılarak kitle ortalaması (Yˉ^R\hat{\bar{Y}}_R) ve kitle toplamı (Y^R\hat{Y}_R) için elde edilen tahmin değerleri sırasıyla aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5.670 ve 11.340.000

Cevap

5.670 ve 11.340.000
Oran tahminleyicisinde kitle ortalaması Yˉ^R=(yˉxˉ)×Xˉ\hat{\bar{Y}}_R = (\frac{\bar{y}}{\bar{x}}) \times \bar{X} formülüyle hesaplanır. Bu formüle göre (6300/50)×45=5.670(6300/50) \times 45 = 5.670'dir. Kitle toplamı ise nokta tahmini kitle büyüklüğü ile çarpılarak bulunur: Y^R=N×Yˉ^R=2000×5.670=11.340.000\hat{Y}_R = N \times \hat{\bar{Y}}_R = 2000 \times 5.670 = 11.340.000'dir.

Adım Adım Çözüm

1
Oran tahminleyicisi ile kitle ortalaması formülünün belirlenmesi.
Yˉ^R=yˉxˉ×Xˉ\hat{\bar{Y}}_R = \frac{\bar{y}}{\bar{x}} \times \bar{X}
Yardımcı değişkenin kitle ortalaması bilindiğinde, ilgilenilen değişkenin ortalamasını düzeltmek için bu oran kullanılır.
2
Verilerin formülde yerine konarak kitle ortalamasının (Yˉ^R\hat{\bar{Y}}_R) hesaplanması.
Yˉ^R=630050×45=126×45=5.670\hat{\bar{Y}}_R = \frac{6300}{50} \times 45 = 126 \times 45 = 5.670
Örneklemdeki kargo ortalamasının personel ortalamasına oranı (126126), gerçek personel ortalamasıyla (4545) çarpılarak daha kesin bir tahmin elde edilir.
3
Kitle toplamı (Y^R\hat{Y}_R) formülünün belirlenmesi ve hesaplanması.
Y^R=N×Yˉ^R=2000×5.670=11.340.000\hat{Y}_R = N \times \hat{\bar{Y}}_R = 2000 \times 5.670 = 11.340.000
Kitle ortalaması, evrendeki toplam birim sayısı (NN) ile çarpılarak kitle toplamına ulaşılır.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisi ile Ortalamanın ve Toplamın Hesaplanması
Soru 106Soru

Ulusal çapta yürütülen bir sosyo-ekonomik araştırmanın tasarım aşamasında, yalnızca basit rastgele örnekleme kullanılarak elde edilen tahminlerin yeterince hassas olmadığı görülmüştür. Bu durumu iyileştirmek için, tahmin edilecek temel değişken (YY) ile yüksek korelasyona sahip olan bir XX değişkeninin sürece dâhil edilerek oransal veya regresyon tahmin edicilerinin kullanılmasına karar verilmiştir.

Buna göre, araştırmada **yardımcı değişken (XX)** kullanılmasının temel istatistiksel amacı ve bu yöntemin uygulanabilmesi için sağlanması gereken en kritik koşul aşağıdakilerin hangisinde birlikte ve doğru olarak verilmiştir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Amacı: Tahmin edicinin varyansını küçülterek tahminin etkinliğini artırmak / Koşulu: XX değişkenine ait kitle toplamı veya kitle ortalaması gibi parametrelerin örneklem çekilmeden önce biliniyor olması

Cevap

Doğru cevap, yardımcı değişkenin amacını tahminin etkinliğini artırmak (varyansı düşürmek) olarak tanımlayan ve koşulunu XX değişkenine ait kitle parametresinin önceden bilinmesi olarak belirten seçenektir.
Oran ve regresyon tahminleyicileri, ilgilenilen asıl değişken (YY) ile aralarında güçlü bir doğrusal ilişki bulunan bir yardımcı değişken (XX) aracılığıyla tahmin işlemini gerçekleştirir. Bu yaklaşımın temel gayesi, yalnızca asıl değişken kullanılarak elde edilecek tahmine kıyasla hata varyansını düşürmek ve etkinliği (hassasiyeti) artırmaktır. Bu tahmin yöntemlerinin matematiksel hesaplamalarında, örneklemden elde edilen istatistiklerin düzeltilmesi için yardımcı değişkenin kitle parametresinin (kitle ortalaması veya toplamı) örneklem seçimi öncesinde kesin olarak biliniyor olması teknik bir zorunluluktur.

Adım Adım Çözüm

1
Yardımcı değişkenin (X) temel amacını belirle.
Temel amaç tahmin edicinin varyansını (hata karesi ortalamasını) küçülterek daha etkin bir tahmin elde etmektir.
İlgilenilen Y değişkeni ile güçlü korelasyona sahip bir X değişkeni kullanmak, örneklemdeki dalgalanmaları dengeleyerek Y'nin gerçek değerine daha yakın sonuçlar üretilmesini sağlar.
2
Oran ve regresyon tahminleyicilerinin uygulanabilirlik koşulunu belirle.
X değişkeninin kitle ortalaması (μX\mu_X) veya kitle toplamı (τX\tau_X) gibi parametre değerleri kesin olarak bilinmelidir.
Bu tahminleyiciler, örneklemden elde edilen oran veya eğim katsayısını, X'in bilinen gerçek kitle parametresi ile çarparak Y'yi tahmin edecek şekilde formüle edilmiştir.
3
Amacı ve koşulu doğru eşleştiren seçeneği bul.
Amaç varyansı küçültmek, koşul ise X'in kitle parametresini bilmektir.
Diğer seçenekler istatistik/parametre, X/Y değişkeni rollerini karıştırmakta veya varyans yerine yanlılık/birim uyumu gibi yanlış kavramlara odaklanmaktadır.

Anahtar Kavram

Yardımcı Değişken (Auxiliary Variable), Oran ve Regresyon Tahminleyicileri
Soru 107Soru

Orman Genel Müdürlüğü tarafından yürütülen bir çalışmada, belirli bir ormanlık alandaki hektar başına ortalama ağaç sayısını (yy) tahmin etmek için, parsellerin ortalama rakım değerleri (xx) yardımcı değişken olarak kullanılacaktır. Bu amaçla yˉd=yˉ+k(Xˉxˉ)\bar{y}_d = \bar{y} + k(\bar{X} - \bar{x}) formülüyle verilen fark tahminleyicisi önerilmiştir.

Yapılan ön çalışmalarda değişkenlere ilişkin kitle parametreleri şu şekilde hesaplanmıştır:
- İlgilenilen değişkenin varyansı: Sy2=120S_y^2 = 120
- Yardımcı değişkenin varyansı: Sx2=80S_x^2 = 80
- İki değişken arasındaki kovaryans: Sxy=60S_{xy} = 60

Araştırmacının kullanacağı fark tahminleyicisinin, basit rastgele örnekleme ortalamasına (yˉ\bar{y}) göre daha etkin (daha küçük varyanslı) olabilmesi için kk sabitinin alabileceği değer aralığı aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0<k<1,50 < k < 1,5

Cevap

Fark tahminleyicisinin daha etkin olması için gereken aralık 0<k<1,50 < k < 1,5'tir.
Fark tahminleyicisinin basit rastgele örneklemeye göre daha etkin olabilmesi için V(yˉd)<V(yˉ)V(\bar{y}_d) < V(\bar{y}) şartı sağlanmalıdır. Formülleri yerine yazdığımızda Sy2+k2Sx22kSxy<Sy2S_y^2 + k^2 S_x^2 - 2k S_{xy} < S_y^2 elde edilir. Sadeleştirme yapıldığında k(kSx22Sxy)<0k(k S_x^2 - 2S_{xy}) < 0 eşitsizliği ortaya çıkar. Verilen değerler (Sx2=80S_x^2 = 80, Sxy=60S_{xy} = 60) yerine konulduğunda k(80k120)<0k(80k - 120) < 0 elde edilir. Bu eşitsizliğin kökleri 00 ve 1,51,5'tir ve parabol kolları yukarı doğru olduğu için çözüm aralığı 0<k<1,50 < k < 1,5 olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Fark tahminleyicisi ile basit rastgele örnekleme ortalamasının varyanslarını karşılaştırmak için etkinlik koşulunu yazın.
V(yˉd)<V(yˉ)V(\bar{y}_d) < V(\bar{y}) olmalıdır.
Bir tahminleyicinin diğerinden daha etkin olması, varyansının daha küçük olması anlamına gelir.
2
Varyans formüllerini eşitsizlikte yerine koyun.
1fn(Sy2+k2Sx22kSxy)<1fnSy2\frac{1-f}{n}(S_y^2 + k^2 S_x^2 - 2k S_{xy}) < \frac{1-f}{n} S_y^2
Varyans ifadelerinin açık hallerini yazarak kk'ya bağlı terimleri yalnız bırakmak hedeflenmektedir.
3
Eşitsizliği sadeleştirin ve ortak çarpan parantezine alın.
k2Sx22kSxy<0    k(kSx22Sxy)<0k^2 S_x^2 - 2k S_{xy} < 0 \implies k(k S_x^2 - 2S_{xy}) < 0
Her iki taraftaki 1fnSy2\frac{1-f}{n} S_y^2 terimleri birbirini götürerek formülü basitleştirir.
4
Verilen Sx2=80S_x^2 = 80 ve Sxy=60S_{xy} = 60 değerlerini eşitsizlikte yerine koyarak çözümü bulun.
k(80k120)<0k(80k - 120) < 0 eşitsizliğinin kökleri 00 ve 1,51,5'tir. Parabol kolları yukarı doğru olduğundan çözüm aralığı 0<k<1,50 < k < 1,5 olur.
Eşitsizliğin negatif olduğu aralık, denklemin kökleri arasındaki aralıktır.

Anahtar Kavram

Fark Tahminleyicisinin Etkinliği
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 108Soru

Bir uluslararası kargo şirketi, sistemine kayıtlı N=500N = 500 nakliye operasyonunun toplam gecikme süresinin (YY, saat), toplam rota uzunluğuna (XX, km) olan oranını (RR) oran tahminleyicisi ile tahmin etmek istemektedir.

Bunun için iadesiz basit rastgele örnekleme yöntemiyle n=100n = 100 operasyonluk bir örneklem seçilmiş ve örnekleme ait şu değerler hesaplanmıştır:
- Operasyon başına ortalama gecikme süresi: yˉ=200\bar{y} = 200 saat
- Operasyon başına ortalama rota uzunluğu: xˉ=100\bar{x} = 100 km
- Gecikme sürelerinin standart sapması: sy=50s_y = 50 saat
- Rota uzunluklarının standart sapması: sx=25s_x = 25 km
- Gecikme süresi ile rota uzunluğu arasındaki örneklem korelasyon katsayısı: r=0,80r = 0,80

Buna göre, kitle oranının tahmin edicisi için hesaplanan örneklem varyansı, v(r^)v(\hat{r}), kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0,00080,0008

Cevap

0,00080,0008 değeri kitle oranının tahmin edicisi için hesaplanan doğru örneklem varyansıdır.
Oran tahminleyicisinin varyansı hesaplanırken, öncelikle r^=2\hat{r} = 2 ve korelasyon üzerinden elde edilen sxy=1000s_{xy} = 1000 değerleri kullanılarak hata varyansı sd2=1000s_d^2 = 1000 olarak bulunmalıdır. Ardından örneklem kesri n/N=0,20>0,05n/N = 0,20 > 0,05 olduğu için SKD (1f=0,801-f = 0,80) dikkate alınmalı ve oran varyansı formülü v(r^)=1fnxˉ2sd2v(\hat{r}) = \frac{1-f}{n \bar{x}^2} s_d^2 uygulanmalıdır. Tüm değerler yerine konulduğunda sonuç 0,8010001000000=0,0008\frac{0,80 \cdot 1000}{1000000} = 0,0008 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Örneklem oran tahminleyicisini (r^\hat{r}) hesapla.
r^=yˉxˉ=200100=2\hat{r} = \frac{\bar{y}}{\bar{x}} = \frac{200}{100} = 2
Varyans formülündeki artıkların hesabında kullanmak üzere oranın nokta tahminine ihtiyaç vardır.
2
XX ve YY arasındaki örneklem kovaryansını (sxys_{xy}) bul.
sxy=rsxsy=0,802550=1000s_{xy} = r \cdot s_x \cdot s_y = 0,80 \cdot 25 \cdot 50 = 1000
Hata varyansını (sd2s_d^2) hesaplayabilmek için değişkenler arası ortak değişimi bilmek gerekir.
3
Örneklem hata varyansını (sd2s_d^2) hesapla.
sd2=sy2+r^2sx22r^sxy=2500+(22625)(221000)=2500+25004000=1000s_d^2 = s_y^2 + \hat{r}^2 s_x^2 - 2\hat{r}s_{xy} = 2500 + (2^2 \cdot 625) - (2 \cdot 2 \cdot 1000) = 2500 + 2500 - 4000 = 1000
Oran tahminleyicisinin varyansı, pay ve paydanın birlikte oluşturduğu artıkların varyansına bağlıdır.
4
Sonlu Kitle Düzeltme Çarpanını (SKD) belirle.
nN=100500=0,20>0,05\frac{n}{N} = \frac{100}{500} = 0,20 > 0,05 olduğundan SKD =1f=10,20=0,80= 1 - f = 1 - 0,20 = 0,80 kullanılır.
Örneklem büyüklüğü, kitlenin %5'inden fazla olduğu için iadesiz seçimde varyansı küçülten SKD uygulanmalıdır.
5
Oran tahminleyicisinin örneklem varyansını (v(r^)v(\hat{r})) hesapla.
v(r^)=1fnxˉ2sd2=0,8010010021000=8001000000=0,0008v(\hat{r}) = \frac{1-f}{n \bar{x}^2} s_d^2 = \frac{0,80}{100 \cdot 100^2} \cdot 1000 = \frac{800}{1000000} = 0,0008
Tüm hesaplanan değerler nihai varyans formülünde yerine konularak kitle oranının tahmin edicisine ait varyansa ulaşılır.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisinin Varyansı ve Kovaryans İlişkisi
Tahmini Süre:4m 0s
Soru 109Soru

Bir araştırma enstitüsü, belirli bir coğrafi bölgedeki sanayi tesislerinin yıllık toplam enerji tüketimini (YY) tahmin etmek üzere bir saha çalışması planlamaktadır. Çalışmanın bütçe kısıtları nedeniyle örneklem hacmi sınırlı tutulacağından, tahminin standart hatasını düşürmek ve daha etkin sonuçlar elde etmek amacıyla tesislerin kapalı alan büyüklüğü (XX) yardımcı değişken olarak sürece (oran veya regresyon tahminleyicisi aracılığıyla) dâhil edilecektir.

Bu tasarımda, XX yardımcı değişkeninin kullanılmasıyla elde edilecek tahminleyicinin, yalnızca YY değişkenine dayalı basit rastgele örnekleme tahminleyicisinden istatistiksel olarak daha etkin (düşük varyanslı) olabilmesi için sağlanması gereken temel teorik koşul ve bilgi gereksinimi aşağıdakilerin hangisinde doğru ifade edilmiştir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Yardımcı değişkene ait kitle toplamının (τx\tau_x) veya kitle ortalamasının (μx\mu_x) örnekleme çekilmeden önce parametre olarak bilinmesi ve XX ile YY değişkenleri arasında yüksek bir korelasyonun var olması gerekir.

Cevap

Yardımcı değişken kullanılabilmesi için XX'in kitle parametresinin önceden bilinmesi ve etkinliğin sağlanması için XX ile YY arasında yüksek korelasyon olması gerektiğini belirten ifade doğrudur.
Oran ve regresyon tahminleyicilerinin teorik temelinde iki ana unsur yatar: Birincisi, yardımcı değişkenin kitle parametresinin (toplam veya ortalama) örnekleme öncesinde kesin olarak bilinmesi zorunluluğudur. İkincisi, bu değişkenin modele dâhil edilmesinin basit rastgele örneklemeye kıyasla varyansı düşürebilmesi için (etkinlik şartı), ilgilenilen değişken ile yardımcı değişken arasında yüksek düzeyde bir korelasyon olması gerekliliğidir.

Adım Adım Çözüm

1
Problemdeki değişkenlerin ve rollerinin belirlenmesi
YY tahmin edilmek istenen asıl değişken, XX ise tahminin standart hatasını düşürmek amacıyla modele katılan yardımcı değişkendir.
Oran ve regresyon tahminleyicilerinde değişkenlerin fonksiyonlarını ayırmak, doğru formülasyonu kurmak için ilk adımdır.
2
Tahminleyici için gerekli bilgi (parametre) koşulunun saptanması
Bu tahminleyicilerin formüllerinde kitle düzeyinde bir genişletme yapılabilmesi için XX değişkenine ait kitle parametresinin (μx\mu_x veya τx\tau_x) çerçeve veya dışsal kaynaktan kesin olarak bilinmesi zorunludur.
Yardımcı değişkenin kitle parametresi bilinmeden örneklem istatistiği kitleye doğru bir ağırlıklandırma ile yansıtılamaz.
3
Varyans düşürme (etkinlik) koşulunun değerlendirilmesi
Basit rastgele örneklemeye göre daha etkin (küçük varyanslı) bir tahmin elde etmenin matematiksel koşulu, XX ve YY değişkenleri arasında yüksek derecede bir doğrusal ilişkinin (korelasyonun) bulunmasıdır.
Korelasyon zayıf veya sıfır olduğunda, XX'in kullanılması örnekleme hatasını azaltmaz, formülün karmaşıklığını artırdığıyla kalır.

Anahtar Kavram

Yardımcı Değişken Kullanım Amacı ve Etkinlik Koşulları
Soru 110Soru

Geniş çaplı bir kargo şirketi, dağıtım ağında bulunan N=400N = 400 şubesinin günlük işlediği paket sayısını (yy) tahminlemeyi hedeflemektedir. Bu analizde, şubelerin sahip olduğu teslimat aracı sayısı (xx) yardımcı değişken olarak değerlendirilmektedir.

Planlama departmanı, basit rastgele örnekleme ile iadesiz olarak seçilen n=40n = 40 şube üzerinde çalışmıştır. Günlük paket sayısına ait kitle varyansı Sy2=2500S_y^2 = 2500 olarak verilmiştir. Ayrıca, araç sayısı ile paket sayısı arasındaki doğrusal ilişkinin gücünü gösteren kitle korelasyon katsayısı ρ=0,80\rho = 0,80 bulunmuştur.

Bu veriler ışığında, günlük ortalama paket sayısına ilişkin regresyon tahminleyicisinin varyansı (V(yˉlr)V(\bar{y}_{lr})) kaçtır? (Geniş örneklem varsayımı altında hesaplama yapılacaktır.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 20,25

Cevap

Doğru cevap, regresyon tahminleyicisinin varyansını 20,25 olarak veren seçenektir.
Regresyon tahminleyicisinin varyansı hesaplanırken, öncelikle iadesiz seçim yapıldığı için Sonlu Kitle Düzeltmesi (SKD = 0,90) dikkate alınmalıdır. Yardımcı değişkenin (araç sayısı) modele sağladığı varyans azalışını yansıtan çarpan (1ρ2)=0,36(1-\rho^2) = 0,36 olarak bulunur. Formüle göre tüm bileşenler çarpıldığında (0,90 / 40) * 2500 * 0,36 = 20,25 sonucuna ulaşılır. Bu değer, korelasyon sayesinde elde edilen daha düşük varyansı, yani artan etkinliği doğru bir biçimde yansıtmaktadır.

Adım Adım Çözüm

1
Örnekleme kesrini (f) ve Sonlu Kitle Düzeltmesi (SKD) değerini belirleme
f = 40 / 400 = 0,10 ve SKD = (1 - 0,10) = 0,90
İadesiz seçim yapıldığı için varyans hesaplamasında SKD çarpanı mutlaka kullanılmalıdır.
2
Yardımcı değişkenin modele katkısını yansıtan korelasyon etkisini hesaplama
(1 - \rho^2) = (1 - 0,80^2) = 1 - 0,64 = 0,36
Regresyon tahminleyicisinin varyansı, basit rastgele örnekleme varyansının (1 - \rho^2) katı kadardır.
3
Regresyon tahminleyicisi varyans formülünde değerleri yerine koyma
V(\bar{y}_{lr}) = (0,90 / 40) \times 2500 \times 0,36
V(\bar{y}_{lr}) = [ (1-f) / n ] \times S_y^2 \times (1 - \rho^2) eşitliği temel alınır.
4
Matematiksel işlemleri tamamlayarak nihai varyansı elde etme
V(\bar{y}_{lr}) = 0,0225 \times 2500 \times 0,36 = 56,25 \times 0,36 = 20,25
Tüm çarpanların birleştirilmesiyle ortalama için tahminleyicinin nihai varyans değeri bulunur.

Anahtar Kavram

Regresyon Tahminleyicisinin Varyansı ve Etkinliği

Alternatif Yöntem

Varyans formülünü doğrudan V(y_lr) = SKD * V(y_basit) * (1-rho^2) şeklinde iki adımda hesaplayabilirsiniz: Önce basit rastgele örnekleme varyansı olan 56,25 bulunur, ardından bu değer korelasyon etkisi (0,36) ile çarpılarak 20,25 elde edilir.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 111Soru

Bir tarım araştırma enstitüsü, bölgesindeki N=400N = 400 serada yetiştirilen toplam domates miktarını (ton) ve sera başına düşen ortalama domates miktarını tahmin etmek istemektedir. Seranın genişliği (dekar) yardımcı değişken (XX) olarak kullanılacaktır. Bölgedeki seraların toplam genişliği τX=1.200\tau_X = 1.200 dekar olarak bilinmektedir.

Rastgele seçilen n=40n = 40 sera üzerinde yapılan ölçümler sonucunda, örneklemdeki ortalama sera genişliği xˉ=2,5\bar{x} = 2,5 dekar ve örneklemdeki ortalama domates üretimi yˉ=20\bar{y} = 20 ton olarak hesaplanmıştır.

Buna göre, oran tahminleyicisi kullanılarak kitle ortalaması (yˉR\bar{y}_R) ve kitle toplamı (τ^yR\hat{\tau}_{yR}) için elde edilen tahmin değerleri sırasıyla aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2424 ve 9.6009.600

Cevap

Oran tahminleyicisi ile elde edilen kitle ortalaması 24 ton ve kitle toplamı 9.600 ton değerlerini veren seçenektir.
Oran tahminleyicisinde kitle ortalaması yˉR=R^×Xˉ\bar{y}_R = \hat{R} \times \bar{X} ve kitle toplamı τ^yR=R^×τX\hat{\tau}_{yR} = \hat{R} \times \tau_X formülleriyle hesaplanır. Önce oran katsayısı R^=yˉ/xˉ=20/2,5=8\hat{R} = \bar{y} / \bar{x} = 20 / 2,5 = 8 olarak bulunur. Kitledeki ortalama sera genişliği Xˉ=1.200/400=3\bar{X} = 1.200 / 400 = 3 dekardır. Buradan ortalama tahmin yˉR=8×3=24\bar{y}_R = 8 \times 3 = 24 ton ve toplam tahmin τ^yR=8×1.200=9.600\hat{\tau}_{yR} = 8 \times 1.200 = 9.600 ton olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Yardımcı değişkenin (XX) kitle ortalamasının (Xˉ\bar{X}) hesaplanması.
Xˉ=τXN=1.200400=3\bar{X} = \frac{\tau_X}{N} = \frac{1.200}{400} = 3 dekar.
Oran tahminleyicisi formülünde kitle ortalamasını bulmak için yardımcı değişkenin kitle ortalamasına ihtiyaç vardır.
2
Örneklem verilerinden oran katsayısının (R^\hat{R}) hesaplanması.
R^=yˉxˉ=202,5=8\hat{R} = \frac{\bar{y}}{\bar{x}} = \frac{20}{2,5} = 8 ton/dekar.
İki değişken arasındaki doğrusal ilişki oranını belirlemek gerekir.
3
Oran tahminleyicisi kullanılarak kitle ortalamasının (yˉR\bar{y}_R) tahmin edilmesi.
yˉR=R^×Xˉ=8×3=24\bar{y}_R = \hat{R} \times \bar{X} = 8 \times 3 = 24 ton.
Örneklemden elde edilen oran, yardımcı değişkenin kitle ortalamasına genişletilerek daha duyarlı bir tahmin yapılır.
4
Oran tahminleyicisi kullanılarak kitle toplamının (τ^yR\hat{\tau}_{yR}) tahmin edilmesi.
τ^yR=R^×τX=8×1.200=9.600\hat{\tau}_{yR} = \hat{R} \times \tau_X = 8 \times 1.200 = 9.600 ton (veya τ^yR=N×yˉR=400×24=9.600\hat{\tau}_{yR} = N \times \bar{y}_R = 400 \times 24 = 9.600 ton).
Kitledeki toplam üretim miktarını bulmak için oran katsayısı, yardımcı değişkenin bilinen kitle toplamıyla çarpılır.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisi ile Kitle Ortalaması ve Toplamının Tahmini
Soru 112Soru

Bir e-ticaret platformu, kullanıcılarının aylık ortalama harcama tutarını (YY) tahmin etmek amacıyla platformda geçirilen süreyi (XX) yardımcı değişken olarak kullanmaktadır. Kullanıcılar, üyelik tiplerine göre 'Premium' (Tabaka 1) ve 'Standart' (Tabaka 2) olmak üzere iki tabakaya ayrılmıştır. Tabakaların kitle büyüklükleri sırasıyla N1=1000N_1 = 1000 ve N2=4000N_2 = 4000 olarak belirlenmiştir.

Seçilen rastgele örneklemden elde edilen veriler ve tabakalara ait kitle ortalamaları aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Tabakayˉh\bar{y}_hxˉh\bar{x}_hXˉh\bar{X}_hbhb_h
1 (Premium)8001501604
2 (Standart)3001001102

Buna göre, aylık ortalama harcama tutarı için ayrı regresyon tahminleyicisi (yˉlr(s)\bar{y}_{lr(s)}) kullanılarak hesaplanan kitle ortalaması tahmini aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 424

Cevap

424
Ayrı regresyon tahminleyicisi (yˉlr(s)\bar{y}_{lr(s)}), her bir tabaka için ayrı ayrı hesaplanan regresyon tahminlerinin tabaka ağırlıkları ile çarpılarak toplanmasıyla elde edilir. Öncelikle N=5000N = 5000 üzerinden tabaka ağırlıkları W1=0.2W_1 = 0.2 ve W2=0.8W_2 = 0.8 bulunur. Ardından tabakalar için regresyon tahminleri yˉlr1=800+4(160150)=840\bar{y}_{lr1} = 800 + 4(160-150) = 840 ve yˉlr2=300+2(110100)=320\bar{y}_{lr2} = 300 + 2(110-100) = 320 olarak hesaplanır. Son olarak genel tahmin 0.2×840+0.8×320=4240.2 \times 840 + 0.8 \times 320 = 424 şeklinde elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Tabaka ağırlıklarının (WhW_h) hesaplanması.
Toplam kitle N=1000+4000=5000N = 1000 + 4000 = 5000 olduğundan, W1=10005000=0.2W_1 = \frac{1000}{5000} = 0.2 ve W2=40005000=0.8W_2 = \frac{4000}{5000} = 0.8 elde edilir.
Tabakalı örneklemede genel kitle ortalamasını bulmak için tabakaların kitledeki göreli ağırlıklarına ihtiyaç vardır.
2
Tabaka 1 (Premium) için regresyon tahmininin (yˉlr1\bar{y}_{lr1}) hesaplanması.
yˉlr1=yˉ1+b1(Xˉ1xˉ1)=800+4(160150)=800+40=840\bar{y}_{lr1} = \bar{y}_1 + b_1(\bar{X}_1 - \bar{x}_1) = 800 + 4(160 - 150) = 800 + 40 = 840 bulunur.
Yardımcı değişken (XX) kullanılarak Tabaka 1'in ortalaması regresyon katsayısı (b1b_1) ile düzeltilir.
3
Tabaka 2 (Standart) için regresyon tahmininin (yˉlr2\bar{y}_{lr2}) hesaplanması.
yˉlr2=yˉ2+b2(Xˉ2xˉ2)=300+2(110100)=300+20=320\bar{y}_{lr2} = \bar{y}_2 + b_2(\bar{X}_2 - \bar{x}_2) = 300 + 2(110 - 100) = 300 + 20 = 320 bulunur.
Yardımcı değişken (XX) kullanılarak Tabaka 2'nin ortalaması regresyon katsayısı (b2b_2) ile düzeltilir.
4
Ayrı regresyon tahminleyicisi formülü ile genel kitle ortalamasının bulunması.
yˉlr(s)=W1yˉlr1+W2yˉlr2=0.2(840)+0.8(320)=168+256=424\bar{y}_{lr(s)} = W_1\bar{y}_{lr1} + W_2\bar{y}_{lr2} = 0.2(840) + 0.8(320) = 168 + 256 = 424 olarak hesaplanır.
Her tabakanın kendi regresyon tahmini, ait olduğu tabakanın ağırlığıyla çarpılarak genel kitle ortalaması tahmin edilir.

Anahtar Kavram

Tabakalı Örneklemede Ayrı Regresyon Tahminleyicisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 113Soru

İçişleri Bakanlığı, ülke genelindeki tüm ilçe belediyelerinin yıllık toplam altyapı harcamalarını (YY) tahmin etmek amacıyla bir örnekleme çalışması planlamaktadır. Bakanlık veritabanında, tüm belediyelerin kesinleşmiş yıllık vergi gelirleri (XX) kitle için tam ve eksiksiz olarak kayıtlıdır. Tasarım ekibi, basit rastgele örnekleme ile elde edilecek ortalama veya toplam tahminleyicisi yerine, XX'i yardımcı değişken olarak kullanan bir oran tahminleyicisi (Y^R\hat{Y}_R) kullanmaya karar vermiştir.

Bu örnekleme tasarımında yardımcı değişken kullanılmasının temel amacı ve oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemeye göre daha etkin sonuç vermesi için sağlanması gereken teorik koşul aşağıdakilerin hangisinde doğru ve eksiksiz olarak ifade edilmiştir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Temel amaç, ilgilenilen YY değişkeninin kitle toplamına ait tahmin varyansını düşürerek etkinliği artırmaktır; bunun sağlanabilmesi için XX ile YY arasındaki kitle korelasyon katsayısının, XX'in değişim katsayısının YY'nin değişim katsayısına oranının yarısından büyük olması (ρ>12CV(X)CV(Y)\rho > \frac{1}{2} \frac{CV(X)}{CV(Y)}) gerekir.

Cevap

Yardımcı değişken kullanımının amacı tahminin varyansını düşürmektir ve oran tahminleyicisinin etkin olabilmesi için kitle korelasyon katsayısının, değişim katsayıları oranının yarısından büyük (ρ>12CV(X)CV(Y)\rho > \frac{1}{2} \frac{CV(X)}{CV(Y)}) olması matematiksel bir zorunluluktur.
Doğru ifade, yardımcı değişkenin varlık sebebini 'tahmin varyansını düşürerek etkinliği artırmak' olarak kesin bir dille ortaya koymaktadır. Ayrıca, istatistiksel örnekleme teorisinde bir oran tahminleyicisinin ortalama tahminleyicisinden (Basit Rastgele Örnekleme) daha küçük bir varyans vermesi için kitle korelasyon katsayısının (ρ\rho), XX'in değişim katsayısı ile YY'nin değişim katsayısı oranının yarısından büyük olması gerektiği bilinen temel ve kritik bir eşitsizliktir.

Adım Adım Çözüm

1
Yardımcı değişken (XX) ile ilgilenilen değişken (YY) arasındaki kavramsal ilişkiyi belirle.
Araştırmada YY bilinmeyen ve tahmin edilecek kitle parametresidir. XX ise kitle düzeyinde değerleri bilinen ve tahminin varyansını (hatasını) düşürmek için kullanılan araçtır.
Yardımcı değişkenlerin örnekleme tasarımlarındaki temel varlık nedeni, değişkenler arası ilişkiden yararlanarak daha kesin (dar güven aralıklı) tahminler üretmektir.
2
Oran tahminleyicisinin Basit Rastgele Örneklemeye (BRÖ) göre etkin olma koşulunu analiz et.
BRÖ'de kitle toplamı tahmin varyansı Y^BRO¨\hat{Y}_{BR\ddot{O}} iken oran tahminleyicisinin varyansı Y^R\hat{Y}_R'dir. Var(Y^R)<Var(Y^BRO¨)Var(\hat{Y}_R) < Var(\hat{Y}_{BR\ddot{O}}) eşitsizliği çözüldüğünde ρ>12CV(X)CV(Y)\rho > \frac{1}{2} \frac{CV(X)}{CV(Y)} koşulu elde edilir.
Sadece iki değişken arasında pozitif bir ilişki olması oran tahminleyicisini daha iyi yapmaz; bu ilişkinin gücünün (korelasyonun), her iki değişkenin nispi değişkenliklerine (değişim katsayılarına) kıyasla yeterince yüksek olması gerekir.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisinin Etkinliği ve Yardımcı Değişken Teorisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 114Soru

Bir kamu kurumu, taşra teşkilatındaki birimlerin yıllık bakım-onarım harcamalarının kitle ortalamasını tahmin etmek için, her birimdeki personel sayısını yardımcı değişken olarak kullanıp oran tahminleyicisi (yˉR\bar{y}_R) ile tahmin yapmayı planlamaktadır.

Yapılan bir ön çalışmada, yardımcı değişken olan personel sayısına ilişkin değişim katsayısı Cx=0,40C_x = 0,40 ve ilgilenilen değişken olan bakım-onarım harcamalarına ilişkin değişim katsayısı Cy=0,50C_y = 0,50 olarak hesaplanmıştır.

Buna göre, oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemedeki aritmetik ortalama tahminleyicisine (yˉ\bar{y}) göre daha etkin olabilmesi için, bu iki değişken arasındaki korelasyon katsayısının (ρ\rho) aşağıdaki koşullardan hangisini sağlaması gerekir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: ρ>0,40\rho > 0,40

Cevap

Oran tahminleyicisinin daha etkin olabilmesi için korelasyon katsayısının ρ>0,40\rho > 0,40 koşulunu sağlaması gerekir.
Oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemedeki aritmetik ortalama tahminleyicisinden daha küçük varyansa sahip (daha etkin) olabilmesi için doğrusal korelasyon katsayısının ρ>Cx2Cy\rho > \frac{C_x}{2C_y} eşitsizliğini sağlaması matematiksel bir zorunluluktur. Soruda verilen Cx=0,40C_x = 0,40 ve Cy=0,50C_y = 0,50 değerleri bu eşitsizlikte yerine konulduğunda ρ>0,402(0,50)=0,401,00=0,40\rho > \frac{0,40}{2(0,50)} = \frac{0,40}{1,00} = 0,40 koşulu bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Oran tahminleyicisinin aritmetik ortalamadan daha etkin (varyansının daha küçük) olması için gereken teorik eşitsizlik bağıntısını belirleme.
Etkinlik koşulunun ρ>Cx2Cy\rho > \frac{C_x}{2C_y} olduğu tespit edilir.
Varyans formüllerinin kıyaslanması sonucunda V(yˉR)<V(yˉ)V(\bar{y}_R) < V(\bar{y}) eşitsizliği bu temel koşula indirgenir.
2
Soruda verilen değişim katsayısı değerlerini formülde yerine koyma.
Cx=0,40C_x = 0,40 ve Cy=0,50C_y = 0,50 değerleri kullanılarak eşitsizlik ρ>0,402×0,50\rho > \frac{0,40}{2 \times 0,50} şeklinde oluşturulur.
Korelasyon katsayısının geçmesi gereken eşik değerini spesifik problem verileriyle somutlaştırmak için.
3
Matematiksel işlemi tamamlayarak koşul aralığını bulma.
ρ>0,401,00    ρ>0,40\rho > \frac{0,40}{1,00} \implies \rho > 0,40 koşulu elde edilir.
Eşik değeri net bir nicel ifadeye dönüştürüp doğru seçeneği işaretleyebilmek için.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisinin Etkinlik Koşulu
Soru 115Soru

Sağlık Bakanlığı, ülke genelindeki hastanelerin yıllık tıbbi malzeme harcamalarını (yy) incelemek amacıyla bir araştırma yürütmektedir. Hastaneler 'Kamu' ve 'Özel' olmak üzere iki tabakaya (L=2L=2) ayrılmıştır. Araştırmada yardımcı değişken olarak hastanelerin kitledeki toplam yatak kapasiteleri (xx) kullanılmaktadır.

Araştırmaya ilişkin kitle ve örneklem bilgileri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Tabaka (hh)Kitledeki Hastane Sayısı (NhN_h)Kitle Yatak Sayısı Toplamı (XhX_h)Örneklemdeki Hastane Sayısı (nhn_h)Örneklem Yatak Sayısı Ort. (xˉh\bar{x}_h)Örneklem Harcama Ort. (yˉh\bar{y}_h)
1 (Kamu)60025004412
2 (Özel)40015003318

*(Harcama değerleri bin TL cinsindendir.)*

Araştırmacı, tabaka içi örneklem birim sayılarının düşük kalması nedeniyle oluşabilecek yanlılık (bias) problemlerini en aza indirmek için birleşik oran tahminleyicisi (combined ratio estimator) yaklaşımını tercih etmiştir.

Verilen bilgilere göre, kitledeki toplam tıbbi malzeme harcamasının (YY) birleşik oran tahmini (Y^Rc\hat{Y}_{Rc}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 16000

Cevap

Hesaplamalar sonucunda kitledeki toplam tıbbi malzeme harcaması için birleşik oran tahmini 16000 bin TL olarak bulunur.
Birleşik oran tahminleyicisi (\hat{Y}_{Rc}), ilgilenilen değişkenin tabakalı tahmini (\hat{Y}_{st}) ile yardımcı değişkenin tabakalı tahmininin (\hat{X}_{st}) birbirine oranlanması ve ardından bilinen kitle toplamı (X) ile çarpılması prensibine dayanır. Tabakalı tahminler sırasıyla 14400 ve 3600 olarak bulunduğundan, kitle geneli birleşik oran (14400/3600 = 4) hesaplanır. Kitledeki toplam yatak sayısı olan 4000 ile bu oran çarpıldığında sonuç 16000 elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
İlgilenilen değişken için tabakalı kitle toplamını (\hat{Y}_{st}) hesapla.
\hat{Y}_{st} = \sum N_h \bar{y}_h = 600(12) + 400(18) = 7200 + 7200 = 14400
Birleşik oran tahminleyicisinin pay kısmını oluşturmak için kitle toplamının standart tabakalı tahminini bulmak gerekir.
2
Yardımcı değişken için tabakalı kitle toplamını (\hat{X}_{st}) hesapla.
\hat{X}_{st} = \sum N_h \bar{x}_h = 600(4) + 400(3) = 2400 + 1200 = 3600
Birleşik oran tahminleyicisinin payda kısmını oluşturmak için yardımcı değişkenin kitle toplamı tahminine ihtiyaç vardır.
3
Birleşik kitle oranını (\hat{R}_c) bul.
\hat{R}_c = \frac{\hat{Y}_{st}}{\hat{X}_{st}} = \frac{14400}{3600} = 4
Tabaka tahminleri üzerinden genel bir oran sabiti elde edilerek, küçük örneklemlerin yaratacağı yanlılık (bias) etkisinden kaçınılır.
4
Kitledeki toplam yatak sayısını (X) bul.
X = \sum X_h = 2500 + 1500 = 4000
Elde edilen oranı çarpmak için gerçek kitle toplamına ulaşılmalıdır.
5
Birleşik oran tahminleyicisi ile nihai toplam harcamayı (\hat{Y}_{Rc}) tahmin et.
\hat{Y}_{Rc} = \hat{R}_c \times X = 4 \times 4000 = 16000
Kitle geneli için elde edilen birleşik oran, kitledeki gerçek yardımcı değişken toplamı (X) ile çarpılarak sonuca ulaşılır.

Anahtar Kavram

Tabakalı örneklemede, özellikle tabaka içi örneklem hacimlerinin (n_h) çok küçük olduğu durumlarda yüksek yanlılıktan kaçınmak için Ayrı Oran Tahminleyicisi yerine Birleşik Oran Tahminleyicisi (\hat{Y}_{Rc}) tercih edilir.
Soru 116Soru

Bir kamu kurumu, ülkedeki tüm e-ticaret firmalarının 2026 yılındaki 'toplam siber güvenlik harcamalarını' (YY) tahmin etmek üzere bir örnekleme araştırması tasarlamaktadır. Tahminin standart hatasını küçültmek amacıyla, firmaların '2025 yılı toplam net satış gelirleri' (XX) yardımcı değişken (auxiliary variable) olarak modele dahil edilmek istenmektedir.

Araştırmacılar, kitleye ait XX değişkeninin ortalamasının (Xˉ\bar{X}) idari kayıtlardan tam ve eksiksiz olarak bilindiğini teyit etmiştir. Ancak ön saha testleri, YY ile XX arasında doğrusal bir ilişki bulunmasına rağmen, bu ilişkinin orijinden geçmediğini ve korelasyon katsayısının ρ=0,20\rho = 0,20 gibi oldukça düşük bir değerde olduğunu göstermiştir. Ayrıca, XX ve YY değişkenlerinin değişim katsayıları (CV) birbirine yaklaşık olarak eşittir (CV(X)CV(Y)CV(X) \approx CV(Y)).

Bu araştırma koşullarında, yardımcı değişken (XX) kullanımının teorik gerekçesi ve beklenen etkisi üzerine yapılan aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi istatistiksel olarak en doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Yardımcı değişken kullanımında temel amaç tahminin varyansını düşürerek etkinliği artırmaktır; ancak mevcut durumda ρ<0,5\rho < 0,5 olması nedeniyle oran tahminleyicisi basit rastgele örneklemeye göre varyansı artıracak olup, regresyon tahminleyicisinin sağlayacağı etkinlik kazanımı da oldukça sınırlı kalacaktır.

Cevap

Doğru değerlendirme, yardımcı değişken kullanımında temel amacın tahminin varyansını düşürmek olduğunu, ancak ρ<0,5\rho < 0,5 şartlarında oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemeye göre varyansı artıracağını ve regresyon tahminleyicisinin ise yalnızca marjinal bir etkinlik kazanımı sağlayacağını belirten ifadedir.
Yardımcı değişken (XX), ilgilenilen değişken (YY) ile yüksek korelasyona sahip olduğunda örneklemden elde edilen tahminin varyansını düşürmek (istatistiksel etkinliği artırmak) amacıyla modele katılır. İstatistik teorisinde, oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemeden (BRÖ) daha az varyans üretmesi için ρ>CV(X)2CV(Y)\rho > \frac{CV(X)}{2 CV(Y)} eşitsizliği sağlanmalıdır. Sorudaki senaryoda değişim katsayıları birbirine eşit (CV(X)CV(Y)CV(X) \approx CV(Y)) olduğundan sınır şartı ρ>0,5\rho > 0,5 olmaktadır. Ancak araştırmada saptanan korelasyon ρ=0,20\rho = 0,20'dir. Sınır aşılmadığı için oran tahminleyicisi kullanmak BRÖ'den daha büyük varyans üreterek duyarlılığı kötüleştirir. Öte yandan regresyon tahminleyicisi kullanılsaydı varyans Sy2(1ρ2)S_y^2(1-\rho^2) orantısıyla değişecekti; ρ=0,20\rho=0,20 için bu durum varyansta sadece %4 civarında bir iyileşme ifade eder ki bu pratikte marjinal bir kazanım olup maliyete değmeyecek düzeydedir.

Adım Adım Çözüm

1
Yardımcı değişken (XX) kullanımının genel teorik amacını belirleme.
Temel amaç, YY değişkeninin tahmin varyansını düşürmek ve çalışmanın istatistiksel etkinliğini (duyarlılığını) artırmaktır.
Kitleye ait ek bilgi (Xˉ\bar{X}), tahminleyicinin varyans formülünde varyansı daraltan bir ağırlık veya düzeltme faktörü işlevi görür.
2
Oran tahminleyicisinin (Ratio Estimator) basit rastgele örneklemeden daha etkin olması için gereken teorik koşulu türetme.
ρ>CV(X)2CV(Y)\rho > \frac{CV(X)}{2 CV(Y)} şartı sağlanmalıdır. Soruda CV(X)CV(Y)CV(X) \approx CV(Y) verildiğinden koşul ρ>0,5\rho > 0,5 biçimine indirgenir.
Zayıf veya negatif korelasyona sahip bir yardımcı değişken, oran tahmini sırasında modele yeni bir dalgalanma (noise) katarak toplam hata payını artırır.
3
Verilen senaryodaki korelasyon katsayısı ile oran tahminleyicisinin performansını karşılaştırma.
Mevcut ρ=0,20\rho = 0,20 değeri, 0,50,5 kritik sınırının çok altındadır. Bu nedenle oran tahminleyicisi kullanmak varyansı düşürmez, aksine önemli ölçüde artırır.
Doğrusal ilişkinin orijinden geçmemesi ve zayıf olması, oran tahminleyicisinin varsayımlarıyla tamamen çelişir.
4
Regresyon tahminleyicisinin (Regression Estimator) beklenen performansını hesaplama.
Regresyon tahminleyicisinde varyans azalması kabaca (1ρ2)(1-\rho^2) çarpanı ile belirlenir. Verilen durumda oran 1(0,20)2=0,961 - (0,20)^2 = 0,96 olur.
Regresyon tahminleyicisi her zaman basit rastgele örneklemeye göre eşit veya daha düşük varyans üretse de, %4'lük bir varyans düşüşü örneklem operasyonuna katılan ek maliyete değmeyecek düzeyde sınırlı bir etkinlik sağlar.

Anahtar Kavram

Oran ve Regresyon Tahminleyicilerinde Etkinlik (Efficiency) Koşulları
Tahmini Süre:3m 0s
Soru 117Soru

Bir üniversitenin eğitim araştırmaları merkezi, okullardaki öğrenci başına düşen kütüphane kitap sayısını tahmin etmek amacıyla bir örnekleme tasarımı yapmaktadır. Okullardaki toplam kitap sayısı (yy) ile toplam öğrenci sayısı (xx) arasındaki ilişki incelenmiştir. Kitle genelinde ilgilenilen değişkenin (yy) yardımcı değişken (xx) üzerine doğrusal regresyon katsayısının β\beta ve kitle oran parametresinin R=YˉXˉR = \frac{\bar{Y}}{\bar{X}} olduğu bilinmektedir. (Xi>0,Yi>0)(X_i > 0, Y_i > 0)

Araştırmada hesaplanacak olan oran tahminleyicisinin (yˉR\bar{y}_R), yardımcı değişkenin kullanılmadığı basit rastgele örnekleme ortalamasına (yˉ\bar{y}) kıyasla kesinlikle daha küçük bir varyansa sahip olması (daha etkin olması) için β\beta ile RR parametreleri arasında teorik olarak aşağıdaki eşitsizliklerden hangisinin bulunması zorunludur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: β>R2\beta > \frac{R}{2}

Cevap

Oran tahminleyicisinin daha etkin olmasını garanti eden eşitsizlik β>R2\beta > \frac{R}{2} olmalıdır.
Oran tahminleyicisinin basit rastgele örneklemeye göre daha küçük bir varyansa sahip olabilmesi için değişkenler arası korelasyonun ρ>Cx2Cy\rho > \frac{C_x}{2C_y} koşulunu sağlaması gerekir. Bu formülde CxC_x ve CyC_y yerine SxXˉ\frac{S_x}{\bar{X}} ve SyYˉ\frac{S_y}{\bar{Y}} yazılıp, eşitsizliğin her iki tarafı SySx\frac{S_y}{S_x} ile çarpıldığında, kitle regresyon katsayısı olan β\beta'nın, kitle oran parametresi RR'nin yarısından kesinlikle büyük olması gerektiği (β>R2\beta > \frac{R}{2}) ispatlanmış olur.

Adım Adım Çözüm

1
Oran tahminleyicisinin basit rastgele örnekleme (BRO) ortalamasından daha etkin olması için gereken temel korelasyon koşulunu yaz.
Koşul: ρ>Cx2Cy\rho > \frac{C_x}{2C_y}
Varyans formüllerinin karşılaştırılmasından (V(yˉR)<V(yˉ)V(\bar{y}_R) < V(\bar{y})) elde edilen bilinen teorik eşitsizliktir.
2
Değişim katsayılarını (CxC_x ve CyC_y) kitle standart sapmaları ve kitle ortalamaları cinsinden ifade et.
Cx=SxXˉC_x = \frac{S_x}{\bar{X}} ve Cy=SyYˉC_y = \frac{S_y}{\bar{Y}}
Formülü regresyon katsayısı (β\beta) ve kitle oranına (RR) dönüştürebilmek için varyans ve ortalama bileşenlerine ayırmak gerekir.
3
Açılımları etkinlik eşitsizliğinde yerine koy ve düzenle.
ρ>Sx/Xˉ2(Sy/Yˉ)    ρ>12SxSyYˉXˉ\rho > \frac{S_x / \bar{X}}{2(S_y / \bar{Y})} \implies \rho > \frac{1}{2} \frac{S_x}{S_y} \frac{\bar{Y}}{\bar{X}}
Kesirleri düzenleyerek β\beta ve RR parametrelerini oluşturacak terimleri bir araya getirmek.
4
Eşitsizliğin her iki tarafını SySx\frac{S_y}{S_x} ile çarp ve elde edilen terimleri β\beta ve RR cinsinden tanımla.
ρSySx>12YˉXˉ\rho \frac{S_y}{S_x} > \frac{1}{2} \frac{\bar{Y}}{\bar{X}} elde edilir. Burada β=ρSySx\beta = \rho \frac{S_y}{S_x} ve R=YˉXˉR = \frac{\bar{Y}}{\bar{X}} olduğu için β>R2\beta > \frac{R}{2} sonucuna ulaşılır.
Kitle regresyon katsayısı ile oran parametresi arasındaki nihai teorik bağıntıyı elde etmek.

Anahtar Kavram

Oran Tahminleyicisinin Etkinliği ve Regresyon Katsayısı İlişkisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 118Soru

Bir büyükşehir belediyesi ulaşım dairesi, filosunda bulunan N=600N = 600 adet halk otobüsünün günlük toplam taşıdığı yolcu sayısını (yy) tahmin etmek istemektedir. Otobüslerin koltuk kapasiteleri (xx) yardımcı değişken olarak kullanılacaktır. Tüm filonun ortalama koltuk kapasitesi Xˉ=28\bar{X} = 28 olarak bilinmektedir.

Rastgele seçilen n=60n = 60 otobüslük bir örneklemden aşağıdaki istatistikler elde edilmiştir:
- Örneklemdeki ortalama koltuk kapasitesi: xˉ=20\bar{x} = 20
- Örneklemdeki ortalama günlük yolcu sayısı: yˉ=150\bar{y} = 150
- Koltuk kapasitesi örneklem varyansı: sx2=20s_x^2 = 20
- Koltuk kapasitesi ile yolcu sayısı arasındaki örneklem kovaryansı: sxy=160s_{xy} = 160

Buna göre, doğrusal regresyon tahminleyicisi kullanılarak filodaki otobüslerin günlük toplam taşıdığı yolcu sayısı tahmini aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 128.400

Cevap

Regresyon tahminleyicisi kullanılarak filodaki otobüslerin günlük toplam taşıdığı yolcu sayısı tahmini 128.400 olarak hesaplanır.
Doğrusal regresyon tahminleyicisinde kitle toplamı tahmini Y^reg=N[yˉ+b(Xˉxˉ)]\hat{Y}_{reg} = N [\bar{y} + b(\bar{X} - \bar{x})] eşitliği kullanılarak hesaplanır. Soruda verilen değerlerle önce regresyon katsayısı b=sxy/sx2=160/20=8b = s_{xy}/s_x^2 = 160/20 = 8 olarak bulunur. Daha sonra regresyon tahminleyicisi ile kitle ortalaması yˉreg=150+8(2820)=214\bar{y}_{reg} = 150 + 8(28-20) = 214 elde edilir. Son adımda bu değer otobüs sayısı (N=600N = 600) ile çarpılarak filonun toplam taşıdığı yolcu sayısı 600×214=128.400600 \times 214 = 128.400 şeklinde hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Regresyon katsayısının (bb) hesaplanması.
b=sxysx2=16020=8b = \frac{s_{xy}}{s_x^2} = \frac{160}{20} = 8
Regresyon tahminleyicisinde yardımcı değişkendeki sapmayı (farkı) ana değişkene yansıtmak için doğrusal ilişkiyi ifade eden eğim katsayısı gereklidir.
2
Regresyon tahminleyicisi ile kitle ortalamasının (yˉreg\bar{y}_{reg}) hesaplanması.
yˉreg=yˉ+b(Xˉxˉ)=150+8(2820)=150+64=214\bar{y}_{reg} = \bar{y} + b(\bar{X} - \bar{x}) = 150 + 8(28 - 20) = 150 + 64 = 214
Örneklem ortalaması (150), yardımcı değişkenin bilinen kitle ortalamasına (28) göre düzeltilerek daha kesin bir kitle ortalaması tahmini elde edilir.
3
Kitle toplamı tahmininin (Y^reg\hat{Y}_{reg}) hesaplanması.
Y^reg=Nyˉreg=600214=128.400\hat{Y}_{reg} = N \cdot \bar{y}_{reg} = 600 \cdot 214 = 128.400
Bulunan düzeltilmiş ortalama tahmini, toplam popülasyon büyüklüğü (N=600N = 600) ile çarpılarak filonun tamamına genişletilir.

Anahtar Kavram

Regresyon tahminleyicisinde kitle ortalaması yardımcı değişken yardımıyla düzeltilir (yˉreg=yˉ+b(Xˉxˉ)\bar{y}_{reg} = \bar{y} + b(\bar{X} - \bar{x})) ve bu değer popülasyon hacmi (NN) ile çarpılarak toplam tahmini bulunur.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 119Soru

Bir vergi dairesi başkanlığı, il genelindeki işletmelerin yıllık beyan ettikleri AR-GE indirim tutarlarının kitle ortalamasını (YY) tahmin etmek amacıyla, bir önceki yılın brüt satış hasılatını (XX) yardımcı değişken olarak kullanmaktadır. İşletmeler büyüklüklerine göre "KOBİ" (Tabaka 1) ve "Büyük İşletme" (Tabaka 2) olarak iki tabakaya ayrılmış ve her tabakadan basit rastgele örnekleme ile örneklemler çekilmiştir.

Araştırmadan elde edilen veriler aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

TabakaTabaka Ağırlığı (WhW_h)Örneklem Ortalaması (yˉh\bar{y}_h)Yard. Değ. Örneklem Ort. (xˉh\bar{x}_h)Yard. Değ. Kitle Ort. (Xˉh\bar{X}_h)Regresyon Katsayısı (bhb_h)
1 (KOBİ)0,701005005400,20
2 (Büyük)0,30400200019000,10

(Not: Tablodaki ortalama değerleri bin TL cinsindendir.)

Tabaka içi eğimlerin birbirinden farklı olduğu varsayımı altında, AR-GE indirim tutarı kitle ortalaması için ayrı regresyon tahminleyicisi (separate regression estimator) kullanılarak elde edilen tahmin değeri aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 192,6

Cevap

Doğru tahmin değeri 192,6 bin TL'dir.
Ayrı regresyon tahminleyicisi (yˉlr,s\bar{y}_{lr,s}), her tabaka için bağımsız olarak hesaplanan regresyon tahminlerinin ağırlıklı toplamıdır. Formülü: yˉlr,s=Wh[yˉh+bh(Xˉhxˉh)]\bar{y}_{lr,s} = \sum W_h [\bar{y}_h + b_h(\bar{X}_h - \bar{x}_h)] şeklindedir. Birinci tabaka için değer 100+0,20(540500)=108100 + 0,20(540-500) = 108, ikinci tabaka için değer 400+0,10(19002000)=390400 + 0,10(1900-2000) = 390 olarak bulunur. Bu değerlerin ağırlıklarla çarpımı (0,70×108)+(0,30×390)=75,6+117=192,6(0,70 \times 108) + (0,30 \times 390) = 75,6 + 117 = 192,6 sonucunu verir.

Adım Adım Çözüm

1
1. Tabaka (KOBİ) için ayrı regresyon tahminleyicisini (yˉlr,1\bar{y}_{lr,1}) hesapla.
yˉlr,1=100+0,20×(540500)=100+(0,20×40)=100+8=108\bar{y}_{lr,1} = 100 + 0,20 \times (540 - 500) = 100 + (0,20 \times 40) = 100 + 8 = 108
Tabaka içindeki ortalama, o tabakanın regresyon katsayısı ve yardımcı değişkenin örneklem ile kitle ortalamaları arasındaki fark kullanılarak düzeltilir.
2
2. Tabaka (Büyük İşletme) için ayrı regresyon tahminleyicisini (yˉlr,2\bar{y}_{lr,2}) hesapla.
yˉlr,2=400+0,10×(19002000)=400+0,10×(100)=40010=390\bar{y}_{lr,2} = 400 + 0,10 \times (1900 - 2000) = 400 + 0,10 \times (-100) = 400 - 10 = 390
İkinci tabakanın kendi istatistikleri kullanılarak yardımcı değişken üzerinden düzeltme işlemi yapılır.
3
Kitle ortalaması için genel ayrı regresyon tahminleyicisini (yˉlr,s\bar{y}_{lr,s}) hesapla.
yˉlr,s=W1yˉlr,1+W2yˉlr,2=(0,70×108)+(0,30×390)=75,6+117=192,6\bar{y}_{lr,s} = W_1\bar{y}_{lr,1} + W_2\bar{y}_{lr,2} = (0,70 \times 108) + (0,30 \times 390) = 75,6 + 117 = 192,6
Ayrı regresyon tahminleyicisi, her bir tabaka için bulunan regresyon tahminlerinin, o tabakaların kitle içindeki ağırlıklarıyla (WhW_h) çarpılıp toplanmasıyla elde edilir.

Anahtar Kavram

Tabakalı Örneklemede Ayrı Regresyon Tahminleyicisi (Separate Regression Estimator in Stratified Sampling)

Alternatif Yöntem

Hesaplama hızını artırmak için formül şu şekilde düzenlenebilir: yˉlr,s=yˉst+Whbh(Xˉhxˉh)\bar{y}_{lr,s} = \bar{y}_{st} + \sum W_h b_h(\bar{X}_h - \bar{x}_h). Önce standart tabakalı ortalamayı bulun: (0,70×100)+(0,30×400)=190(0,70 \times 100) + (0,30 \times 400) = 190. Sonra düzeltme terimlerini ağırlıklarıyla ekleyin: [0,70×0,20×40]+[0,30×0,10×(100)]=5,63,0=2,6[0,70 \times 0,20 \times 40] + [0,30 \times 0,10 \times (-100)] = 5,6 - 3,0 = 2,6. Sonuç: 190+2,6=192,6190 + 2,6 = 192,6. Bu yöntem işlem hatası yapma riskini azaltır.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 120Soru

Bir eğitim araştırma enstitüsü, ülke genelinde faaliyet gösteren N=400N = 400 adet özel okulun yıllık teknoloji harcamaları toplamını (yy) tahmin etmek istemektedir. Enstitü, basit rastgele örnekleme yöntemiyle iadesiz olarak n=80n = 80 okuldan oluşan bir örneklem seçmiştir.

Yapılan ön çalışmalarda, okulların teknoloji harcamalarına ait kitle varyansının Sy2=5000S_y^2 = 5000 olduğu ve okulların öğrenci sayısı (xx) ile teknoloji harcamaları (yy) arasındaki korelasyon katsayısının ρ=0,50\rho = 0,50 olduğu belirlenmiştir.

(Örneklem hacminin yeterince büyük olduğu ve büyük örneklem varyans formüllerinin geçerli olduğu varsayılmaktadır.)

Buna göre, öğrenci sayısı yardımcı değişken olarak kullanıldığında elde edilecek regresyon tahminleyicisi ile kitle toplamı tahmininin varyansı (V(Y^reg)V(\hat{Y}_{reg})) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6×1066 \times 10^6

Cevap

Regresyon tahminleyicisi ile kitle toplamının varyansı 6×1066 \times 10^6 olarak bulunur.
Regresyon tahminleyicisinin toplam varyans formülü V(Y^reg)=N21fnSy2(1ρ2)V(\hat{Y}_{reg}) = N^2 \cdot \frac{1-f}{n} S_y^2 (1 - \rho^2) şeklindedir. İadesiz örnekleme yapıldığı için 1f=0,81-f = 0,8 çarpanı kullanılmış, korelasyon katsayısı ρ=0,5\rho = 0,5 yerine konarak (10,52)=0,75(1-0,5^2) = 0,75 indirgeme faktörü elde edilmiştir. Ortalama varyansı (50×0,75=37,550 \times 0,75 = 37,5) bulunduktan sonra, soruda 'kitle toplamının' varyansı sorulduğu için değer N2=160.000N^2 = 160.000 ile çarpılmış ve sonuç 6×1066 \times 10^6 olarak bulunmuştur.

Adım Adım Çözüm

1
Örnekleme kesrini (ff) ve Sonlu Kitle Düzeltme (SKD) çarpanını hesaplayın.
f=nN=80400=0,2f = \frac{n}{N} = \frac{80}{400} = 0,2 bulunur. İadesiz seçim olduğu için SKD çarpanı 1f=10,2=0,81 - f = 1 - 0,2 = 0,8 olur.
Varyans hesabında kitle sonlu ve örneklem iadesiz seçildiği için (1f)(1-f) düzeltmesi yapılmalıdır.
2
Basit Rastgele Örnekleme (BRO) için kitle ortalamasının varyansını hesaplayın.
V(yˉBRO)=1fnSy2=0,880×5000=0,01×5000=50V(\bar{y}_{BRO}) = \frac{1-f}{n} S_y^2 = \frac{0,8}{80} \times 5000 = 0,01 \times 5000 = 50
Regresyon tahminleyicisinin varyansı, BRO ortalama varyansının (1ρ2)(1-\rho^2) katına eşittir. Önce temel BRO varyansı bulunmalıdır.
3
Korelasyon katsayısını kullanarak regresyon tahminleyicisine ait ortalama varyansını bulun.
V(yˉreg)=V(yˉBRO)×(1ρ2)=50×(10,52)=50×(10,25)=50×0,75=37,5V(\bar{y}_{reg}) = V(\bar{y}_{BRO}) \times (1 - \rho^2) = 50 \times (1 - 0,5^2) = 50 \times (1 - 0,25) = 50 \times 0,75 = 37,5
Öğrenci sayısı (xx) ile harcama (yy) arasındaki ilişki, tahmin varyansını (1ρ2)(1-\rho^2) oranında daraltır.
4
Ortalama varyansından kitle toplamı varyansına geçiş yapın.
V(Y^reg)=N2×V(yˉreg)=4002×37,5=160.000×37,5=6.000.000=6×106V(\hat{Y}_{reg}) = N^2 \times V(\bar{y}_{reg}) = 400^2 \times 37,5 = 160.000 \times 37,5 = 6.000.000 = 6 \times 10^6
Kitle toplamı Y^=N×yˉ\hat{Y} = N \times \bar{y} olduğundan, varyansı ortalama varyansının N2N^2 katıdır.

Anahtar Kavram

Regresyon Tahminleyicisinin Varyansı ve Toplam Tahmini
Tahmini Süre:2m 30s
ÖncekiSayfa 6 / 8Sonraki