English
Enduring Understanding (VAR-7): The $t$-distribution may be used to model variation.
Learning Objective VAR-7.A: Describe $t$-distributions. [Skill 3.C]
- VAR-7.A.1 When $s$ is used instead of $\sigma$ to calculate a test statistic, the corresponding distribution, known as the $t$-distribution, varies from the normal distribution in shape, in that more of the area is allocated to the tails of the density curve than in a normal distribution.
- VAR-7.A.2 As the degrees of freedom increase, the area in the tails of a $t$-distribution decreases.
Enduring Understanding (UNC-4): An interval of values should be used to estimate parameters, in order to account for uncertainty.
Learning Objective UNC-4.O: Identify an appropriate confidence interval procedure for a population mean, including the mean difference between values in matched pairs. [Skill 1.D]
- UNC-4.O.1 Because $\sigma$ is typically not known for distributions of quantitative variables, the appropriate confidence interval procedure for estimating the population mean of one quantitative variable for one sample is a one-sample $t$-interval for a mean.
- UNC-4.O.2 For one quantitative variable, $X$, that is normally distributed, the distribution of $t = \dfrac{(\overline{x} - \mu)}{\frac{s}{\sqrt{n}}}$ is a $t$-distribution with $n-1$ degrees of freedom.
- UNC-4.O.3 Matched pairs can be thought of as one sample of pairs. Once differences between pairs of values are found, inference for confidence intervals proceeds as for a population mean.
Learning Objective UNC-4.P: Verify the conditions for calculating confidence intervals for a population mean, including the mean difference between values in matched pairs. [Skill 4.C]
- UNC-4.P.1 In order to calculate confidence intervals to estimate a population mean, we must check for independence and that the sampling distribution is approximately normal:
- a. To check for independence:
- i. Data should be collected using a random sample or a randomized experiment.
- ii. When sampling without replacement, check that $n \leq 10\%N$, where $N$ is the size of the population.
- b. To check that the sampling distribution of $\overline{x}$ is approximately normal (shape):
- i. If the observed distribution is skewed, $n$ should be greater than 30.
- ii. If the sample size is less than 30, the distribution of the sample data should be free from strong skewness and outliers.
Learning Objective UNC-4.Q: Determine the margin of error for a given sample size for a one-sample $t$-interval. [Skill 3.D]
- UNC-4.Q.1 The critical value $t^*$ with $n-1$ degrees of freedom can be found using a table or computer-generated output.
- UNC-4.Q.2 The standard error for a sample mean is given by $SE = \dfrac{s}{\sqrt{n}}$, where $s$ is the sample standard deviation.
- UNC-4.Q.3 For a one-sample $t$-interval for a mean, the margin of error is the critical value ($t^*$) times the standard error ($SE$), which equals $t^*\left(\dfrac{s}{\sqrt{n}}\right)$.
Learning Objective UNC-4.R: Calculate an appropriate confidence interval for a population mean, including the mean difference between values in matched pairs. [Skill 3.D]
- UNC-4.R.1 The point estimate for a population mean is the sample mean, $\overline{x}$.
- UNC-4.R.2 For the population mean for one sample with unknown population standard deviation, the confidence interval is $\overline{x} \pm t^* \dfrac{s}{\sqrt{n}}$.
Boundary statement: Formulas for interval estimates do not appear explicitly on the AP Statistics Formula Sheet provided with the AP Statistics Exam. However, these formulas do not need to be memorized, as they can be constructed based on the general test statistic formula and the relevant standard error formulas that are provided on the formula sheet.
العربية
الفهم الدائم (VAR-7): يمكن استخدام توزيع $t$ لنمذجة التباين.
الهدف التعليمي VAR-7.A: وصف توزيعات $t$. [مهارة 3.C]
- VAR-7.A.1 عندما يُستخدم $s$ بدلاً من $\sigma$ لحساب إحصاء اختبار، فإن التوزيع المقابل، المعروف بتوزيع $t$، يختلف عن التوزيع الطبيعي من حيث الشكل، حيث يتم تخصيص مساحة أكبر في ذيول منحنى الكثافة مقارنة بالتوزيع الطبيعي.
- VAR-7.A.2 مع زيادة درجات الحرية، تقل المساحة فيذيول توزيع $t$.
الفهم الدائم (UNC-4): يجب استخدام فترة من القيم لتقدير المعايير، وذلك لحساب عدم اليقين.
الهدف التعليمي UNC-4.O: تحديد إجراء فترة الثقة المناسب لمتوسط مجتمع، بما في ذلك متوسط الفرق بين القيم في الأزواج المزدوجة. [مهارة 1.D]
- UNC-4.O.1 نظرًا لأن $\sigma$ عادة ما يكون غير معروف لتوزيعات المتغيرات الكمية، فإن إجراء فترة الثقة المناسب لتقدير متوسط المجتمع لمتغير كمي واحد لعينة واحدة هو فترة $t$ لعينة واحدة لمتوسط.
- UNC-4.O.2 لمتغير كمي واحد، $X$، الذي يتبع توزيعًا طبيعيًا، فإن توزيع $t = \dfrac{(\overline{x} - \mu)}{\frac{s}{\sqrt{n}}}$ هو توزيع $t$ بـ $n-1$ درجات حرية.
- UNC-4.O.3 يمكن اعتبار الأزواج المزدوجة كمجموعة عينة واحدة من الأزواج. بمجرد إيجاد الفروقات بين أزواج القيم، يستمر الاستدلال لفترات الثقة كما لو كان الأمر يتعلق بمتوسط مجتمع.
الهدف التعليمي UNC-4.P: التحقق من شروط حساب فترات الثقة لمتوسط مجتمع، بما في ذلك متوسط الفرق بين القيم في الأزواج المزدوجة. [مهارة 4.C]
- UNC-4.P.1 لحساب فترات الثقة لتقدير متوسط مجتمع، يجب التحقق من الاستقلالية وأن التوزيع العيني تقريبًا طبيعي:
- أ. للتحقق من الاستقلال:
- i. يجب جمع البيانات باستخدام عينة عشوائية أو تجربة عشوائية.
- ii. عند العينة بدون إرجاع، تحقق من أن $n \leq 10\%N$، حيث $N$ هو حجم المجتمع.
- ب. للتحقق من أن التوزيع المعايني لـ $\overline{x}$ تقريبًا طبيعي (الشكل):
- i. إذا كان التوزيع المرصود مائلًا، يجب أن يكون $n$ أكبر من 30.
- ii. إذا كانت حجم العينة أقل من 30، يجب أن يكون توزيع بيانات العينة خاليًا من الانحراف القوي والقيم الشاذة.
الهدف التعليمي UNC-4.Q: تحديد هامش الخطأ لحجم عينة معين لفترة $t$ لعينة واحدة. [مهارة 3.D]
- UNC-4.Q.1 يمكن إيجاد القيمة الحرجة $t^*$ ذات $n-1$ درجة حرية باستخدام جدول أو مخرجات تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر.
- UNC-4.Q.2 الخطأ المعياري لمتوسط العينة معطى بـ $SE = \dfrac{s}{\sqrt{n}}$، حيث $s$ هو انحراف معياري للعينة.
- UNC-4.Q.3 للفترة أحادية العينة $t$ للمعدل، هامش الخطأ هو القيمة الحرجة ($t^*$) مضروبة في الخطأ المعياري ($SE$)، والذي يساوي $t^*\left(\dfrac{s}{\sqrt{n}}\right)$.
الهدف التعليمي UNC-4.R: حساب فترة ثقة مناسبة لمتوسط مجتمع، بما في ذلك متوسط الفرق بين القيم في الأزواج المزدوجة. [مهارة 3.D]
- UNC-4.R.1 التقدير النقطي لمتوسط المجتمع هو متوسط العينة، $\overline{x}$.
- UNC-4.R.2 لمتوسط المجتمع لعينة واحدة بمجهول انحراف معياري للمجتمع، تكون فترة الثقة $\overline{x} \pm t^* \dfrac{s}{\sqrt{n}}$.
عبارة حدودية: لا تظهر صيغ تقديرات الفترة بشكل صريح في ورقة صيغ AP للإحصاء المقدمة مع امتحان AP للإحصاء. ومع ذلك، لا حاجة لحفظ هذه الصيغ، حيث يمكن بناؤها بناءً على صيغة إحصاء الاختبار العامة وصيغ الأخطاء المعيارية ذات الصلة المقدمة في ورقة الصيغ.