Tekrarlı Sistematik Örnekleme

6 soru

Soru 1Soru

Bir kamu kurumu, bir bölgedeki N=1000N = 1000 adet ticari işletmenin ortalama aylık gelirini tahmin etmek amacıyla n=100n = 100 birimlik bir örneklem seçmeyi planlamıştır. Varyansın yansız bir tahminini elde edebilmek için m=5m = 5 adet tekrarlı sistematik örneklem seçilmesine karar verilmiştir. Her bir sistematik örneklem grubu ni=20n_i = 20 birimden oluşmaktadır. Seçilen 5 farklı sistematik örneklemin ortalama gelir değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Örneklem NoÖrneklem Ortalaması (Bin TL)
175
282
378
485
580

Buna göre, kitle ortalamasının tahmini varyansı (syˉts2s^2_{\bar{y}_{ts}}) kaç bin TL'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2,61

Cevap

Kitle ortalamasının tahmini varyansı 2,61 bin TL'dir.
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalaması tahmini yansızdır ve varyansı, seçilen mm adet sistematik grubun ortalamaları arasındaki değişkenliğe dayanır. Formül gereği, örneklem ortalamalarının varyansı olan 14,50 değeri, örneklem sayısı olan 5'e bölünmeli ve %10'luk örnekleme oranından kaynaklanan 0,90 düzeltme faktörü ile çarpılmalıdır. Bu işlemler sonucunda 2,61 değerine ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Genel ortalamayı (ortalamaların ortalamasını) hesapla.
yˉts=75+82+78+85+805=4005=80\bar{y}_{ts} = \frac{75 + 82 + 78 + 85 + 80}{5} = \frac{400}{5} = 80
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalaması tahmini, bağımsız sistematik örneklem ortalamalarının aritmetik ortalamasıdır.
2
Örneklem ortalamaları arasındaki kareler toplamını hesapla.
(yˉiyˉts)2=(7580)2+(8280)2+(7880)2+(8580)2+(8080)2=25+4+4+25+0=58\sum (\bar{y}_i - \bar{y}_{ts})^2 = (75-80)^2 + (82-80)^2 + (78-80)^2 + (85-80)^2 + (80-80)^2 = 25 + 4 + 4 + 25 + 0 = 58
Varyans hesaplaması için veri noktalarının ortalamadan sapmalarının kareleri toplamı gereklidir.
3
Örnekleme oranını (ff) ve sonlu kitle düzeltme faktörünü (1f1-f) belirle.
f=1001000=0,10f = \frac{100}{1000} = 0,10 ise 1f=0,901-f = 0,90
Kitle sonlu olduğunda örnekleme hatasını düzeltmek için sonlu kitle düzeltme faktörü (SKD) kullanılmalıdır.
4
Tekrarlı sistematik örnekleme varyans formülünü uygula.
syˉts2=1fm(yˉiyˉts)2m1=0,905584=0,1814,5=2,61s^2_{\bar{y}_{ts}} = \frac{1-f}{m} \cdot \frac{\sum (\bar{y}_i - \bar{y}_{ts})^2}{m-1} = \frac{0,90}{5} \cdot \frac{58}{4} = 0,18 \cdot 14,5 = 2,61
Tekrarlı sistematik örneklemede varyans tahmini syˉts2=1fmsb2s^2_{\bar{y}_{ts}} = \frac{1-f}{m} s^2_b formülü ile elde edilir.

Anahtar Kavram

Tekrarlı Sistematik Örneklemede Varyans Tahmini
Tahmini Süre:1m 40s
Soru 2Soru

Bir kamu kurumunda yürütülen denetim faaliyetleri kapsamında, toplam N=500N = 500 adet harcama dosyası arasından hata tutarı ortalamasını tahmin etmek için 'tekrarlı sistematik örnekleme' yöntemi seçilmiştir. Bu doğrultuda, her biri ni=20n_i = 20 birimden oluşan m=5m = 5 adet bağımsız sistematik örneklem çekilmiştir. Seçilen örneklemlerden elde edilen ortalama değerler (yˉi\bar{y}_i) aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Örneklem NoOrtalama (yˉi\bar{y}_i)
180
285
390
495
5100

Buna göre, kitle ortalamasının yansız tahmini olan yˉ\bar{y} değerine ilişkin varyans tahmini V^(yˉ)\hat{V}(\bar{y}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Hesaplanan varyans tahmini 10'dur.
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalamasının varyans tahmini, seçilen mm adet bağımsız örneklemin ortalamaları arasındaki değişkenliğe dayanır. Kareler toplamı olan 250 değeri, serbestlik derecesi ve örneklem sayısı çarpımına (m(m1)=20m(m-1)=20) bölünerek ve kitle düzeltme çarpanı (0,80,8) ile çarpılarak 10 sonucu bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Genel örneklem ortalamasının (yˉ\bar{y}) hesaplanması
yˉ=80+85+90+95+1005=90\bar{y} = \frac{80+85+90+95+100}{5} = 90
Varyans hesabı için sapmaların alınacağı referans noktası belirlenmelidir.
2
Örneklem ortalamalarının kareler toplamının hesaplanması
(8090)2+(8590)2+(9090)2+(9590)2+(10090)2=100+25+0+25+100=250(80-90)^2 + (85-90)^2 + (90-90)^2 + (95-90)^2 + (100-90)^2 = 100+25+0+25+100 = 250
Tekrarlı sistematik örneklemede örneklemler arası varyasyonu ölçmek için gereklidir.
3
Örnekleme oranının (ff) ve sonlu kitle düzeltme çarpanının (1f1-f) belirlenmesi
n=m×ni=100n = m \times n_i = 100; f=100/500=0,2f = 100/500 = 0,2; 1f=0,81-f = 0,8
Sonlu kitlelerde varyans tahmini yapılırken kitle büyüklüğü dikkate alınmalıdır.
4
Varyans tahmin formülünün uygulanması
V^(yˉ)=10,25(51)×250=0,820×250=0,04×250=10\hat{V}(\bar{y}) = \frac{1-0,2}{5(5-1)} \times 250 = \frac{0,8}{20} \times 250 = 0,04 \times 250 = 10
Tekrarlı sistematik örneklemede yansız varyans tahmini bu formül ile hesaplanır.

Anahtar Kavram

Tekrarlı sistematik örneklemede varyans tahmini, mm adet bağımsız başlangıç noktası seçilerek elde edilen örneklem ortalamalarının kendi içindeki varyasyonu üzerinden yapılır.

Daha Fazla Pratik

Tekrarlı sistematik örneklemenin, tek bir sistematik örnekleme göre varyans tahmini açısından sağladığı avantajları gözden geçirebilirsiniz.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 3Soru

Bir tarım araştırmasında, bir bölgedeki N=2500N = 2500 adet ağacın ortalama meyve verimini tahmin etmek amacıyla tekrarlı sistematik örnekleme yöntemi kullanılmıştır. Araştırmacı, her biri farklı bir rassal başlangıç noktasına sahip m=5m = 5 adet bağımsız sistematik örneklem seçmiştir. Seçilen bu örneklemlerden elde edilen ortalamalar şu şekildedir:

Örneklem (ii)Örneklem Ortalaması (yˉi\bar{y}_i)
18080 kg
28585 kg
39090 kg
49595 kg
5100100 kg

Buna göre, tekrarlı sistematik örnekleme yöntemiyle elde edilen kitle ortalaması tahmini kaç kilogramdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 9090

Cevap

Tekrarlı sistematik örnekleme yöntemiyle elde edilen kitle ortalaması tahmini 9090 kilogramdır.
Tekrarlı sistematik örnekleme yönteminde kitle ortalaması tahmini (yˉrs\bar{y}_{rs}), seçilen her bir bağımsız sistematik örneklemin ortalamasının (yˉi\bar{y}_i) aritmetik ortalamasıdır. Verilen 80,85,90,9580, 85, 90, 95 ve 100100 değerlerinin ortalaması 9090 olduğu için doğru tahmin budur. Bu yöntemin temel avantajı, klasik sistematik örneklemenin aksine, kitle yapısı hakkında varsayımlara gerek duymadan varyansın (hata payının) yansız bir şekilde tahmin edilmesine olanak sağlamasıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Bağımsız sistematik örneklemlerden elde edilen ortalamaları belirleyin.
yˉ1=80\bar{y}_1 = 80, yˉ2=85\bar{y}_2 = 85, yˉ3=90\bar{y}_3 = 90, yˉ4=95\bar{y}_4 = 95, yˉ5=100\bar{y}_5 = 100
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalaması tahmini, bu bireysel ortalamaların bir fonksiyonudur.
2
Örneklem ortalamalarının toplamını hesaplayın.
i=15yˉi=80+85+90+95+100=450\sum_{i=1}^{5} \bar{y}_i = 80 + 85 + 90 + 95 + 100 = 450
Ortalama tahmini için öncelikle gözlemlerin (bu durumda grup ortalamalarının) toplamı gereklidir.
3
Toplam değeri örneklem sayısı olan m=5m = 5 değerine bölerek kitle ortalaması tahminini (yˉrs\bar{y}_{rs}) bulun.
yˉrs=4505=90\bar{y}_{rs} = \frac{450}{5} = 90
Tekrarlı sistematik örnekleme yöntemi formülüne göre kitle ortalaması tahmini, bağımsız örneklem ortalamalarının basit aritmetik ortalamasıdır.

Anahtar Kavram

Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalaması tahmini ve yansız varyans kestirimi avantajı.
Tahmini Süre:45s
Soru 4Soru

Bir büyük veri merkezinde, sunucuların ağ üzerindeki ortalama yanıt sürelerini (milisaniye cinsinden) tahmin etmek amacıyla örnekleme yapılacaktır. Veri akışında günün belirli saatlerine bağlı periyodik dalgalanmalar olabileceği şüphesiyle, tek bir rastgele başlangıç kullanmak yerine tekrarlı sistematik örnekleme (repeated systematic sampling) yöntemi tercih edilmiştir.

Toplam N=4000N = 4000 işlem kaydından oluşan çerçeveden, her biri ni=100n_i = 100 hacminde olan m=4m = 4 bağımsız sistematik örneklem çekilmiştir (toplam örneklem hacmi n=400n = 400). Bu 4 bağımsız örneklemden elde edilen ortalama yanıt süreleri sırasıyla;

yˉ1=6\bar{y}_1 = 6, yˉ2=10\bar{y}_2 = 10, yˉ3=12\bar{y}_3 = 12 ve yˉ4=12\bar{y}_4 = 12

milisaniye olarak hesaplanmıştır.

Buna göre, genel örneklem ortalamasının yansız varyans tahmini V^(yˉ)\widehat{V}(\bar{y}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1.8

Cevap

Doğru değer 1.8 olarak hesaplanır.
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalamasının yansız varyans tahmini, V^(yˉ)=1fm(m1)(yˉiyˉ)2\widehat{V}(\bar{y}) = \frac{1-f}{m(m-1)} \sum (\bar{y}_i - \bar{y})^2 formülü ile hesaplanır. Genel ortalama 1010, sapmaların kareleri toplamı 2424 ve SKD değeri 1(400/4000)=0.91 - (400/4000) = 0.9'dur. Değerler yerine konduğunda: (0.9/12)×24=1.8(0.9 / 12) \times 24 = 1.8 sonucuna ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Genel örneklem ortalamasını (yˉ\bar{y}) hesaplayın.
yˉ=6+10+12+124=404=10\bar{y} = \frac{6 + 10 + 12 + 12}{4} = \frac{40}{4} = 10 milisaniye.
Varyans hesaplamasında alt örneklem ortalamalarının genel ortalamadan sapmaları kullanılacaktır.
2
Alt örneklem ortalamalarının genel ortalamadan sapmalarının kareleri toplamını hesaplayın.
i=1m(yˉiyˉ)2=(610)2+(1010)2+(1210)2+(1210)2=16+0+4+4=24\sum_{i=1}^m (\bar{y}_i - \bar{y})^2 = (6-10)^2 + (10-10)^2 + (12-10)^2 + (12-10)^2 = 16 + 0 + 4 + 4 = 24.
Tekrarlı sistematik örneklemede varyans, bu sapmalar üzerinden yansız olarak tahmin edilebilir.
3
Sonlu Kitle Düzeltme Çarpanı'nı (SKD) hesaplayın.
Örnekleme kesri f=nN=4004000=0.1f = \frac{n}{N} = \frac{400}{4000} = 0.1. SKD = 1f=10.1=0.91 - f = 1 - 0.1 = 0.9.
Örneklem hacmi (400), kitle hacminin (4000) %5'inden büyük olduğu için iadesiz çekilişlerde SKD kullanılmalıdır.
4
Varyans tahmin formülünü uygulayın.
V^(yˉ)=1fm(m1)(yˉiyˉ)2=0.94×3×24=0.912×24=0.9×2=1.8\widehat{V}(\bar{y}) = \frac{1-f}{m(m-1)} \sum (\bar{y}_i - \bar{y})^2 = \frac{0.9}{4 \times 3} \times 24 = \frac{0.9}{12} \times 24 = 0.9 \times 2 = 1.8.
Genel ortalamanın varyansı, örneklem ortalamalarının varyansının m'e bölünmesiyle elde edilir; bu nedenle formülde m(m1)m(m-1) paydası yer alır.

Anahtar Kavram

Tekrarlı Sistematik Örneklemede Ortalamanın Varyans Tahmini
Soru 5Soru

Milli Eğitim Bakanlığı, ülke genelindeki N=1000N = 1000 okulun katıldığı bir sınavda okulların ortalama başarı puanını tahmin etmek istemektedir. Tek bir sistematik örneklemden elde edilecek varyans tahmininin yansız olmaması sorunu nedeniyle, araştırmacılar tekrarlı sistematik örnekleme (repeated systematic sampling) yöntemini kullanmaya karar vermişlerdir.

Bu doğrultuda, toplam n=100n = 100 okuldan oluşacak örneklem hacmine ulaşmak için m=5m = 5 adet bağımsız sistematik örneklem çekilmiştir. Çekilen bu 5 alt örnekleme ait ortalama başarı puanları sırasıyla 6060, 6464, 5858, 6262 ve 5656 olarak hesaplanmıştır.

Buna göre, kitle ortalamasının tahmin edicisi olan genel örneklem ortalamasının varyans tahmini V^(yˉˉ)\hat{V}(\bar{\bar{y}}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1,80

Cevap

Genel örneklem ortalamasının varyans tahmini 1,80'dir.
Tekrarlı sistematik örneklemede genel ortalamanın varyans tahmini V^(yˉˉ)=1fmsyˉ2\hat{V}(\bar{\bar{y}}) = \frac{1-f}{m} s^2_{\bar{y}} formülü ile hesaplanır. Alt örneklem ortalamalarının varyansı (m1)(m-1)'e bölünerek syˉ2=404=10s^2_{\bar{y}} = \frac{40}{4} = 10 olarak bulunur. Sonlu kitle düzeltme çarpanı (11001000)=0,9(1 - \frac{100}{1000}) = 0,9'dur. Bu değerler formülde yerine konduğunda sonuç 0,95×10=1,80\frac{0,9}{5} \times 10 = 1,80 olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Örnekleme kesri (ff) ve Sonlu Kitle Düzeltme Çarpanı (SKDSKD) değerlerini hesaplama
f=1001000=0,1f = \frac{100}{1000} = 0,1 ve SKD=10,1=0,9SKD = 1 - 0,1 = 0,9
Varyans tahmininde iadesiz seçim yapıldığı ve kitle sonlu olduğu için düzeltme faktörünün formüle eklenmesi gerekir.
2
Genel örneklem ortalamasını (yˉˉ\bar{\bar{y}}) hesaplama
yˉˉ=60+64+58+62+565=3005=60\bar{\bar{y}} = \frac{60 + 64 + 58 + 62 + 56}{5} = \frac{300}{5} = 60
Varyans formülünde alt örneklem ortalamalarının genel ortalamadan olan farklarının karesi alınacaktır.
3
Alt örneklem ortalamalarının varyansını (syˉ2s^2_{\bar{y}}) hesaplama
syˉ2=0+16+4+4+1651=404=10s^2_{\bar{y}} = \frac{0 + 16 + 4 + 4 + 16}{5 - 1} = \frac{40}{4} = 10
Tekrarlı sistematik örneklemede varyans tahmini, mm adet alt örneklemin ortalamalarının birbirine göre ne kadar değiştiğine dayanır.
4
Genel örneklem ortalamasının varyans tahminini (V^(yˉˉ)\hat{V}(\bar{\bar{y}})) bulma
V^(yˉˉ)=0,95×10=0,18×10=1,80\hat{V}(\bar{\bar{y}}) = \frac{0,9}{5} \times 10 = 0,18 \times 10 = 1,80
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalamasının varyans tahmini V^(yˉˉ)=1fmsyˉ2\hat{V}(\bar{\bar{y}}) = \frac{1 - f}{m} s^2_{\bar{y}} formülü ile elde edilir.

Anahtar Kavram

Tekrarlı Sistematik Örneklemede Varyans Tahmini
Soru 6Soru

Bir fabrikada üretilen N=400N = 400 adet makine parçasının ortalama dayanıklılık süresini tahmin etmek amacıyla kalite kontrol departmanı tarafından tekrarlı sistematik örnekleme yöntemi kullanılmıştır. Departman, kitleyi listelemiş ve birbirinden bağımsız m=4m = 4 farklı rastgele başlangıç noktası seçerek her bir başlangıç için ni=10n_i = 10 hacimli 44 ayrı sistematik örneklem elde etmiştir. (Toplamda n=40n = 40 birimlik örneklem seçilmiştir.)

Dört sistematik örneklemden elde edilen ortalama dayanıklılık süreleri (saat cinsinden) sırasıyla şöyledir:
yˉ1=21\bar{y}_1 = 21, yˉ2=27\bar{y}_2 = 27, yˉ3=15\bar{y}_3 = 15, yˉ4=25\bar{y}_4 = 25

Buna göre, kitle ortalamasının tahmin edicisi için hesaplanması gereken yansız varyans tahmini V^(yˉˉ)\widehat{V}(\bar{\bar{y}}) değeri aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6,30

Cevap

Doğru değer 6,30'dur.
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalamasının yansız varyans tahmini V^(yˉˉ)=1fmsyˉ2\widehat{V}(\bar{\bar{y}}) = \frac{1-f}{m} s_{\bar{y}}^2 formülü ile bulunur. Dört grubun ortalamalarının varyansı syˉ2=28s_{\bar{y}}^2 = 28'dir. Sonlu kitle düzeltme çarpanı 1(40/400)=0,91 - (40/400) = 0,9 olarak hesaplanır. Formülde değerler yerine konulduğunda 0,9×284=6,30\frac{0,9 \times 28}{4} = 6,30 doğru cevabına ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Dört bağımsız örneklemin genel ortalamasını (yˉˉ\bar{\bar{y}}) hesapla.
yˉˉ=(21+27+15+25)/4=88/4=22\bar{\bar{y}} = (21 + 27 + 15 + 25) / 4 = 88 / 4 = 22
Tekrarlı sistematik örneklemede kitle ortalamasının yansız tahmin edicisi, alt örneklem ortalamalarının basit aritmetik ortalamasıdır.
2
Örneklem ortalamalarının kendi aralarındaki varyansını (syˉ2s_{\bar{y}}^2) hesapla.
syˉ2=(1)2+52+(7)2+3241=1+25+49+93=843=28s_{\bar{y}}^2 = \frac{(-1)^2 + 5^2 + (-7)^2 + 3^2}{4 - 1} = \frac{1 + 25 + 49 + 9}{3} = \frac{84}{3} = 28
Ortalamanın varyansına geçebilmek için öncelikle mm adet alt grubun serbestlik derecesine (m1m-1) bölünmüş varyansı bulunmalıdır.
3
Sonlu Kitle Düzeltme (SKD) çarpanını hesapla.
f=n/N=40/400=0,1f = n / N = 40 / 400 = 0,1 ve SKD=10,1=0,9SKD = 1 - 0,1 = 0,9
Örneklem çekimi iadesiz yapıldığı ve kitle sonlu olduğu için, varyans düzeltme çarpanı ile daraltılmalıdır.
4
Kitle ortalamasının yansız varyans tahminini (V^(yˉˉ)\widehat{V}(\bar{\bar{y}})) bul.
V^(yˉˉ)=0,9×284=6,30\widehat{V}(\bar{\bar{y}}) = \frac{0,9 \times 28}{4} = 6,30
Tekrarlı sistematik örneklemede tahmin edicinin varyansı syˉ2s_{\bar{y}}^2'nin bağımsız grup sayısına (mm) bölümünün SKD ile çarpılmasıyla elde edilir.

Anahtar Kavram

Tekrarlı Sistematik Örneklemede Ortalamanın Varyans Tahmini
Tahmini Süre:2m 0s