Một thành phố muốn biết có bao nhiêu người ủng hộ chính sách mới. Chúng ta không thể hỏi tất cả mọi người, nên chúng ta hỏi ngẫu nhiên hai trăm người. Một trăm二十 (one hundred and twenty) người nói có — sáu mươi…
Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp
6.1
Tại sao cần phân phối chuẩn?
Chương trình
Hiểu biết bền vững (VAR-1): Vì sự biến thiên có thể ngẫu nhiên hoặc không, nên những kết luận đều mang tính bất định.
Mục tiêu học tập VAR-1.H: Xác định các câu hỏi gợi ý từ sự biến đổi trong hình dạng của các phân phối mẫu được抽取 từ cùng một tổng thể. [Kỹ năng 1.A]
VAR-1.H.1 Sự biến đổi trong hình dạng của phân phối dữ liệu có thể là ngẫu nhiên hoặc không.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Vì tỷ lệ mẫu $\hat{p}$ xấp xỉ phân phối chuẩn (khi các điều kiện được thỏa mãn), chúng ta có thể đo lường khoảng cách mà kết quả mẫu nằm so với một giá trị được nêu lên theo đơn vị sai số chuẩn, và biến điều đó thành xác suất. Đây chính là yếu tố khiến suy luận – rút ra kết luận về tổng thể từ một mẫu – trở nên khả thi.
6.2
Khoảng tin cậy cho tỷ lệ
Chương trình
Enduring Understanding
Learning Objective
Essential Knowledge
UNC-4
An interval of values should be used to estimate parameters, in order to account for uncertainty.
UNC-4.A
Identify an appropriate confidence interval procedure for a population proportion. [Skill 1.D]
UNC-4.A.1 The appropriate confidence interval procedure for a one-sample proportion for one categorical variable is a one sample $z$-interval for a proportion.
UNC-4.B
Verify the conditions for calculating confidence intervals for a population proportion. [Skill 4.C]
UNC-4.B.1 In order to make assumptions necessary for inference on population proportions, means, and slopes, we must check for independence in data collection methods and for selection of the appropriate sampling distribution.
UNC-4.B.2 In order to calculate a confidence interval to estimate a population proportion, $p$, 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 $\hat{p}$ is approximately normal (shape):
i. For categorical variables, check that both the number of successes, $n\hat{p}$, and the number of failures, $n(1-\hat{p})$ are at least 10 so that the sample size is large enough to support an assumption of normality.
UNC-4.C
Determine the margin of error for a given sample size and an estimate for the sample size that will result in a given margin of error for a population proportion. [Skill 3.D]
UNC-4.C.1 Based on sample data, the standard error of a statistic is an estimate for the standard deviation for the statistic. The standard error of $\hat{p}$ is $SE_{\hat{p}} = \sqrt{\dfrac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}}$.
UNC-4.C.2 A margin of error gives how much a value of a sample statistic is likely to vary from the value of the corresponding population parameter.
UNC-4.C.3 For categorical variables, the margin of error is the critical value ($z^*$) times the standard error (SE) of the relevant statistic, which equals $z^* \sqrt{\dfrac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}}$ for a one sample proportion.
UNC-4.C.4 The formula for margin of error can be rearranged to solve for $n$, the minimum sample size needed to achieve a given margin of error. For this purpose, use a guess for $\hat{p}$ or use $\hat{p} = 0.5$ in order to find an upper bound for the sample size that will result in a given margin of error.
UNC-4.D
Calculate an appropriate confidence interval for a population proportion. [Skill 3.D]
UNC-4.D.1 In general, an interval estimate can be constructed as point estimate ± (margin of error). For a one-sample proportion, the interval estimate is $\hat{p} \pm z^* \sqrt{\dfrac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}}$.
Clarifying 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.
UNC-4.D.2 Critical values represent the boundaries encompassing the middle C% of the standard normal distribution, where C% is an approximate confidence level for a proportion.
UNC-4.E
Calculate an interval estimate based on a confidence interval for a population proportion. [Skill 3.D]
UNC-4.E.1 Confidence intervals for population proportions can be used to calculate interval estimates with specified units.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Ý nghĩa của khoảng tin cậy
Một khoảng tin cậy ước lượng tham số dưới dạng một khoảng: thống kê $\pm$biên độ sai số.
$z^{*}$ là giá trị tới hạn cho mức độ tin cậy (ví dụ: $1.96$ cho 95%). Điều kiện: mẫu ngẫu nhiên, Số lượng lớn ($n\hat p\ge 10$ và $n(1-\hat p)\ge 10$), và điều kiện 10%. Giải thích: "Chúng tôi tự tin 95% rằng tỷ lệ thực tế của... nằm giữa... và...". Giải thích mức độ: "Trong 95% các mẫu, phương pháp này tạo ra một khoảng chứa tỷ lệ thực tế."
Qua nhiều mẫu, khoảng 95% các khoảng tin cậy 95% chứa tỷ lệ thực tế
Ví dụ minh họa. Trong một mẫu ngẫu nhiên gồm $200$ người, $120$ ủng hộ một chính sách, do đó $\hat{p}=0.60$. Một khoảng tin cậy $95\%$ sử dụng $z^*=1.96$:
Chúng ta $95\%$ tự tin rằng tỷ lệ thực tế của những người ủng hộ nằm trong khoảng từ $53.2\%$ đến $66.8\%$.
Một khoảng tin cậy 95% kéo dài 1.96 độ tiêu chuẩn ở mỗi bên của ước lượng
Chọn kích thước mẫu. Để giữ biên độ sai số không vượt quá mức mục tiêu $m$, hãy đặt $z^{*}\sqrt{\dfrac{\hat p(1-\hat p)}{n}}\le m$ và giải phương trình để tìm $n$. Khi bạn không có ước tính nào cho $\hat p$, hãy sử dụng $\hat p=0.5$: điều này khiến $\hat p(1-\hat p)$ đạt giá trị lớn nhất có thể, cung cấp kích thước mẫu yêu cầu an toàn (lớn nhất). Luôn làm tròn kết quả lên trên về số nguyên người gần nhất.
Ví dụ minh họa. Bạn cần khảo sát bao nhiêu người để có khoảng tin cậy $95\%$ với biên độ sai số tối đa là $0.03$? Sử dụng $\hat p=0.5$ và $z^*=1.96$:
Hiểu biết bền vững (UNC-4): Một khoảng giá trị nên được sử dụng để ước lượng tham số, nhằm tính đến sự không chắc chắn.
Mục tiêu học tập UNC-4.F: Giải thích khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.B]
UNC-4.F.1 Một khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể hoặc chứa tỷ lệ tổng thể hoặc không, bởi vì mỗi khoảng dựa trên dữ liệu mẫu ngẫu nhiên, vốn thay đổi từ mẫu này sang mẫu khác.
UNC-4.F.2 Chúng ta có độ tin cậy C% rằng khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể đã bao gồm tỷ lệ tổng thể.
UNC-4.F.3 Trong các lần lấy mẫu ngẫu nhiên lặp lại với cùng kích thước mẫu, khoảng C% các khoảng tin cậy được tạo ra sẽ bao gồm tỷ lệ tổng thể.
UNC-4.F.4 Việc giải thích khoảng tin cậy cho tỷ lệ một mẫu cần bao gồm đề cập đến mẫu đã lấy và các chi tiết về tổng thể mà nó đại diện.
Ví dụ minh họa cho UNC-4.F.4: Khi diễn giải một khoảng tin cậy 99% từ (0.268, 0.292), dựa trên tỷ lệ học sinh lớp mười hai trong mẫu đại diện quốc gia trả lời đúng một câu hỏi trắc nghiệm cụ thể: "Chúng ta tự tin 99 phần trăm rằng khoảng từ 0.268 đến 0.292 chứa tỷ lệ tổng thể của tất cả học sinh lớp mười hai Hoa Kỳ sẽ trả lời đúng câu hỏi này" (2011 FRQ 6(a)).
Mục tiêu học tập UNC-4.G: Chứng minh một tuyên bố dựa trên khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.D]
UNC-4.G.1 Một khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể cung cấp một khoảng giá trị có thể cung cấp bằng chứng đủ mạnh để hỗ trợ một tuyên bố cụ thể trong ngữ cảnh.
Mục tiêu học tập UNC-4.H: Xác định mối quan hệ giữa kích thước mẫu, độ rộng của khoảng tin cậy, mức độ tin cậy và sai số biên cho tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.A]
UNC-4.H.1 Khi mọi yếu tố khác không đổi, độ rộng của khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể có xu hướng giảm khi kích thước mẫu tăng lên. Đối với tỷ lệ tổng thể, độ rộng của khoảng tỷ lệ thuận với $\dfrac{1}{\sqrt{n}}$.
UNC-4.H.2 Đối với một mẫu cho trước, độ rộng của khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể tăng lên khi mức độ tin cậy tăng.
UNC-4.H.3 Độ rộng của khoảng tin cậy cho tỷ lệ tổng thể chính bằng hai lần sai số biên.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Để đánh giá một giá trị được nêu lên: nếu nó nằm bên trong khoảng tin cậy, dữ liệu phù hợp với nó; nếu nằm bên ngoài, dữ liệu đưa ra bằng chứng phản bác lại nó. Hãy dựa vào kết luận xem các giá trị khả dĩ có bao gồm tuyên bố hay không, trong ngữ cảnh cụ thể.
6.4
Thiết lập kiểm định cho tỷ lệ
Chương trình
Enduring Understanding
Learning Objective
Essential Knowledge
VAR-6
The normal distribution may be used to model variation.
VAR-6.D
Identify the null and alternative hypotheses for a population proportion. [Skill 1.F]
VAR-6.D.1 The null hypothesis is the situation that is assumed to be correct unless evidence suggests otherwise, and the alternative hypothesis is the situation for which evidence is being collected.
VAR-6.D.2 For hypotheses about parameters, the null hypothesis contains an equality reference (=, ≥, or ≤), while the alternative hypothesis contains a strict inequality (<, >, or ≠). The type of inequality in the alternative hypothesis is based on the question of interest. Alternative hypotheses with < or > are called one-sided, and alternative hypotheses with ≠ are called two-sided. Although the null hypothesis for a one-sided test may include an inequality symbol, it is still tested at the boundary of equality.
VAR-6.D.3 The null hypothesis for a population proportion is: $H_0 : p = p_0$, where $p_0$ is the null hypothesized value for the population proportion.
VAR-6.D.4 A one-sided alternative hypothesis for a proportion is either $H_a : p < p_0$ or $H_a : p > p_0$. A two-sided alternate hypothesis is $H_a : p_1 \neq p_2$.
VAR-6.D.5 For a one-sample $z$-test for a population proportion, the null hypothesis specifies a value for the population proportion, usually one indicating no difference or effect.
VAR-6.E
Identify an appropriate testing method for a population proportion. [Skill 1.E]
VAR-6.E.1 For a single categorical variable, the appropriate testing method for a population proportion is a one-sample $z$-test for a population proportion.
VAR-6.F
Verify the conditions for making statistical inferences when testing a population proportion. [Skill 4.C]
VAR-6.F.1 In order to make statistical inferences when testing a population proportion, 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 $n \leq 10\%N$.
b. To check that the sampling distribution of $\hat{p}$ is approximately normal (shape):
i. Assuming that $H_0$ is true $(p = p_0)$, verify that both the number of successes, $np_0$, and the number of failures, $n(1-p_0)$ are at least 10 so that that the sample size is large enough to support an assumption of normality.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Một kiểm định ý nghĩa cân bằng bằng chứng chống lại một tuyên bố. Phát biểu giả thuyết không$H_0$ và giả thuyết thay thế$H_a$ liên quan đến tham số $p$:
Kiểm tra cùng các điều kiện (ngẫu nhiên, Đếm Lớn sử dụng $p_0$, 10%). Thống kê kiểm định đếm số sai số chuẩn cách xa $p_0$:
$$z=\frac{\hat p-p_0}{\sqrt{p_0(1-p_0)/n}}.$$
Ví dụ có lời giải. Một công ty tuyên bố $90\%$ sự hài lòng ($p_0=0.90$); một mẫu gồm $100$ tìm thấy $84$ hài lòng ($\hat{p}=0.84$). Kiểm tra $H_0:p=0.90$ so với $H_a:p\neq0.90$ ở mức $\alpha=0.05$:
cho ra một giá trị $p$ hai phía khoảng $2(0.023)=0.046$. Vì $0.046<0.05$, từ chối $H_0$ – có bằng chứng cho thấy tỷ lệ thỏa mãn thực tế khác với (hay thấp hơn) $90\%$.
Kiểm tra hai phía 5% từ chối giả thuyết không trong các phần đuôi được tô màu
6.5
Giải thích Giá trị p
Chương trình
Hiểu biết bền vững (VAR-6): Phân phối chuẩn có thể được sử dụng để mô hình hóa sự biến thiên.
Mục tiêu học tập VAR-6.G: Tính toán thống kê kiểm định và $p$-value phù hợp cho tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 3.E]
VAR-6.G.1 Phân phối của thống kê kiểm định giả sử giả thuyết không là đúng (phân phối không) có thể là phân phối ngẫu nhiên hoặc, khi một mô hình xác suất được giả định là đúng, là một phân phối lý thuyết ($z$).
VAR-6.G.2 Khi sử dụng một $z$-test, thống kê kiểm định được chuẩn hóa có thể được viết: $\text{test statistic} = \dfrac{\text{sample statistic} - \text{null value of the parameter}}{\text{standard deviation of the statistic}}$. Đây được gọi là $z$-statistic cho tỷ lệ.
VAR-6.G.3 Thống kê kiểm định cho tỷ lệ tổng thể là: $z = \dfrac{\hat{p} - p_0}{\sqrt{\dfrac{p_0(1-p_0)}{n}}}$.
Phát biểu làm rõ: Các công thức cho thống kê kiểm định không xuất hiện rõ ràng trong Bảng Công thức AP Statistics đi kèm với kỳ thi AP Statistics. Tuy nhiên, các công thức này không cần phải học thuộc lòng, vì chúng có thể được xây dựng dựa trên công thức thống kê kiểm định chung và các công thức sai số chuẩn liên quan được cung cấp trong bảng công thức.
VAR-6.G.4 Một $p$-value là xác suất thu được một thống kê kiểm định cực đoan hoặc cực đoan hơn so với thống kê kiểm định quan sát được khi giả thuyết không và mô hình xác suất được giả định là đúng. Mức ý nghĩa có thể được给出 hoặc do nhà nghiên cứu xác định.
Hiểu biết bền vững (DAT-3): Kiểm định ý nghĩa giúp chúng ta đưa ra quyết định về các giả thuyết trong một ngữ cảnh cụ thể.
Mục tiêu học tập DAT-3.A: Giải thích $p$-value của một kiểm định ý nghĩa cho tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.B]
DAT-3.A.1$p$-value là tỷ lệ các giá trị của phân phối không cực đoan hoặc cực đoan hơn so với giá trị quan sát được của thống kê kiểm định. Điều này là:
a. Tỷ lệ ở mức hoặc cao hơn giá trị quan sát được của thống kê kiểm định, nếu giả thuyết thay thế là >.
b. Tỷ lệ ở mức hoặc thấp hơn giá trị quan sát được của thống kê kiểm định, nếu giả thuyết thay thế là <.
c. Tỷ lệ nhỏ hơn hoặc bằng âm của giá trị tuyệt đối của thống kê kiểm định cộng với tỷ lệ lớn hơn hoặc bằng giá trị tuyệt đối của thống kê kiểm định, nếu giả thuyết thay thế là ≠.
DAT-3.A.2 Một cách giải thích $p$-value của một kiểm định ý nghĩa cho tỷ lệ một mẫu phải nhận ra rằng $p$-value được tính toán bằng cách giả định rằng mô hình xác suất và giả thuyết không là đúng, tức là bằng cách giả định rằng tỷ lệ tổng thể thực tế bằng với giá trị cụ thể được nêu trong giả thuyết không.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Ý nghĩa của p-value
Giá trị P$p$ là xác suất thu được kết quả mẫu cực đoan hoặc cực đoan hơn so với kết quả quan sát được, giả sử $H_0$ là đúng. Một giá trị $p$ nhỏ có nghĩa là dữ liệu sẽ gây bất ngờ nếu $H_0$ đúng – đây là bằng chứng chống lại $H_0$. Nó không phải là xác suất mà $H_0$ là đúng.
Khám phá
Giá trị p như là diện tích đuôi
Một giá trị p là xác suất, nếu giả thuyết không đúng, của kết quả cực đoan ít nhất bằng thế này — chính là diện tích đuôi được tô đậm. Giá trị p nhỏ làm nghi ngờ giả thuyết không.
DAT-3
Significance testing allows us to make decisions about hypotheses within a particular context.
DAT-3.B
Justify a claim about the population based on the results of a significance test for a population proportion. [Skill 4.E]
DAT-3.B.1 The significance level, $\alpha$, is the predetermined probability of rejecting the null hypothesis given that it is true.
DAT-3.B.2 A formal decision explicitly compares the $p$-value to the significance level, $\alpha$. If the $p$-value $\leq \alpha$, reject the null hypothesis. If the $p$-value $> \alpha$, fail to reject the null hypothesis.
DAT-3.B.3 Rejecting the null hypothesis means there is sufficient statistical evidence to support the alternative hypothesis. Failing to reject the null means there is insufficient statistical evidence to support the alternative hypothesis.
DAT-3.B.4 The conclusion about the alternative hypothesis must be stated in context.
DAT-3.B.5 A significance test can lead to rejecting or not rejecting the null hypothesis, but can never lead to concluding or proving that the null hypothesis is true. Lack of statistical evidence for the alternative hypothesis is not the same as evidence for the null hypothesis.
DAT-3.B.6 Small $p$-values indicate that the observed value of the test statistic would be unusual if the null hypothesis and probability model were true, and so provide evidence for the alternative. The lower the $p$-value, the more convincing the statistical evidence for the alternative hypothesis.
DAT-3.B.7$p$-values that are not small indicate that the observed value of the test statistic would not be unusual if the null hypothesis and probability model were true, so do not provide convincing statistical evidence for the alternative hypothesis nor do they provide evidence that the null hypothesis is true.
DAT-3.B.8 A formal decision explicitly compares the $p$-value to the significance $\alpha$. If the $p$-value $\leq \alpha$, then reject the null hypothesis, $H_0 : p = p_0$. If the $p$-value $> \alpha$, then fail to reject the null hypothesis.
DAT-3.B.9 The results of a significance test for a population proportion can serve as the statistical reasoning to support the answer to a research question about the population that was sampled.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
So sánh giá trị $p$ với mức ý nghĩa$\alpha$ (thường là $0.05$):
$p\le\alpha$: từ chối $H_0$ – có bằng chứng thuyết phục cho $H_a$.
$p>\alpha$: không từ chối $H_0$ – không đủ bằng chứng cho $H_a$ (b bao giờ "chấp nhận $H_0$").
Luôn viết kết luận trong ngữ cảnh, liên hệ lại với tuyên bố ban đầu.
6.7
Lỗi Loại I và Lỗi Loại II
Chương trình
Hiểu Biết Bền Vững (UNC-5): Xác suất của lỗi loại I và loại II ảnh hưởng đến suy luận.
Mục Tiêu Học Tập UNC-5.A: Xác định lỗi loại I và loại II. [Kỹ năng 1.B]
UNC-5.A.1 Lỗi loại I xảy ra khi giả thuyết không đúng nhưng bị bác bỏ (dương tính giả).
UNC-5.A.2 Lỗi loại II xảy ra khi giả thuyết không sai nhưng không bị bác bỏ (âm tính giả).
Bảng Lỗi: Với Giá trị Thực tế của Tổng thể ở hàng đầu ($H_0$ đúng; $H_a$ đúng) và Quyết định ở cột bên trái (Bác bỏ $H_0$; Không bác bỏ $H_0$): Bác bỏ $H_0$ khi $H_0$ đúng = Lỗi loại I; Bác bỏ $H_0$ khi $H_a$ đúng = Quyết định đúng; Không bác bỏ $H_0$ khi $H_0$ đúng = Quyết định đúng; Không bác bỏ $H_0$ khi $H_a$ đúng = Lỗi loại II.
Mục Tiêu Học Tập UNC-5.B: Tính xác suất của lỗi loại I và loại II. [Kỹ năng 3.A]
UNC-5.B.1 Mức ý nghĩa, $\alpha$, là xác suất mắc lỗi loại I, nếu giả thuyết không đúng.
UNC-5.B.2 Công suất của một bài kiểm định là xác suất mà bài kiểm định sẽ bác bỏ đúng một giả thuyết không sai.
UNC-5.B.3 Xác suất mắc lỗi loại II $= 1 - power$.
Mục Tiêu Học Tập UNC-5.C: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến xác suất lỗi trong kiểm định ý nghĩa. [Kỹ năng 4.A]
UNC-5.C.1 Xác suất của lỗi loại II giảm đi khi bất kỳ điều nào sau đây xảy ra, miễn là các yếu tố khác không thay đổi:
i. Kích thước mẫu tăng lên.
ii. Mức ý nghĩa ($\alpha$) của một bài kiểm định tăng lên.
iii. Sai số chuẩn giảm xuống.
iv. Giá trị tham số thực tế nằm xa hơn so với giá trị của giả thuyết không.
Mục Tiêu Học Tập UNC-5.D: Giải thích lỗi loại I và loại II. [Kỹ năng 4.B]
UNC-5.D.1 Việc lỗi loại I hay loại II nghiêm trọng hơn phụ thuộc vào tình huống cụ thể.
UNC-5.D.2 Vì mức ý nghĩa, $\alpha$, là xác suất của lỗi loại I, nên hậu quả của lỗi loại I sẽ ảnh hưởng đến các quyết định về mức ý nghĩa.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Lỗi Loại I và Lỗi Loại II
Lỗi Loại I: từ chối một $H_0$ đúng (báo động giả). Xác suất xảy ra là $\alpha$.
Lỗi Loại II: không từ chối một $H_0$ sai (bỏ sót phát hiện). Xác suất xảy ra là $\beta$.
Công suất$=1-\beta$ là xác suất phát hiện chính xác một hiệu ứng thực sự. Công suất tăng khi kích thước mẫu lớn hơn, hiệu ứng lớn hơn, hoặc $\alpha$ lớn hơn.
Mô tả từng loại lỗi và hậu quả của nó trong ngữ cảnh của bài toán.
Khám phá
Hai cách mà một phép kiểm định có thể sai
Lỗi Loại I bác bỏ một giả thuyết không đúng (cảnh báofalse); lỗi Loại II giữ lại một giả thuyết không sai (lờ bỏ). Việc giảm một loại thường làm tăng loại kia.
6.8
Khoảng tin cậy cho Sự chênh lệch Tỷ lệ
Chương trình
Hiểu biết bền vững (UNC-4): Một khoảng giá trị nên được sử dụng để ước lượng tham số, nhằm tính đến sự không chắc chắn.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.I: Xác định thủ tục khoảng tin cậy phù hợp cho việc so sánh tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 1.D]
UNC-4.I.1 Thủ tục khoảng tin cậy phù hợp cho việc so sánh hai mẫu tỷ lệ đối với một biến phân loại là khoảng $z$ hai mẫu cho sự chênh lệch giữa các tỷ lệ tổng thể.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.J: Kiểm tra các điều kiện để tính toán khoảng tin cậy cho sự chênh lệch giữa các tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.C]
UNC-4.J.1 Để tính toán khoảng tin cậy nhằm ước lượng sự chênh lệch giữa các tỷ lệ, chúng ta phải kiểm tra tính độc lập và đảm bảo rằng phân phối mẫu xấp xỉ phân phối chuẩn:
a. Để kiểm tra tính độc lập:
i. Dữ liệu nên được thu thập bằng cách sử dụng hai mẫu ngẫu nhiên độc lập hoặc một thí nghiệm gán ngẫu nhiên.
ii. Khi抽取 mẫu không hoàn hồi, hãy kiểm tra rằng $n_1 \leq 10\%N_1$ và $n_2 \leq 10\%N_2$.
b. Để kiểm tra rằng phân phối mẫu của $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ xấp xỉ phân phối chuẩn (hình dạng).
i. Đối với các biến phân loại, hãy kiểm tra rằng $n_1\hat{p}_1$, $n_1(1-\hat{p}_1)$, $n_2\hat{p}_2$, và $n_2\left(1-\hat{p}_2\right)$ đều lớn hơn hoặc bằng một giá trị quy trước, thường là 5 hoặc 10.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.K: Tính toán khoảng tin cậy phù hợp cho việc so sánh tỷ lệ tổng thể. [Kỹ năng 3.D]
UNC-4.K.1 Đối với việc so sánh tỷ lệ, ước lượng khoảng là $(\hat{p}_1 - \hat{p}_2) \pm z^* \sqrt{\dfrac{\hat{p}_1(1-\hat{p}_1)}{n_1} + \dfrac{\hat{p}_2(1-\hat{p}_2)}{n_2}}$.
Câu làm rõ: Các công thức cho ước lượng khoảng không xuất hiện trực tiếp trong Bảng Công thức AP Statistics đi kèm Bài thi AP Statistics. Tuy nhiên, các công thức này không cần phải học thuộc lòng vì chúng có thể được xây dựng dựa trên công thức thống kê kiểm định chung và các công thức sai số chuẩn liên quan được cung cấp trong bảng công thức.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.L: Tính toán ước lượng khoảng dựa trên khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ. [Kỹ năng 3.D]
UNC-4.L.1 Khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ có thể được sử dụng để tính toán ước lượng khoảng với các đơn vị cụ thể.
Các điều kiện phải thỏa mãn trong cả hai mẫu, và các mẫu phải độc lập.
6.9
Chứng minh một Tuyên bố về Hai Tỷ lệ
Chương trình
Hiểu biết bền vững (UNC-4): Một khoảng giá trị nên được sử dụng để ước lượng tham số, nhằm tính đến sự không chắc chắn.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.M: Giải thích khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ. [Kỹ năng 4.B]
UNC-4.M.1 Trong các lần lấy mẫu ngẫu nhiên lặp lại với cùng kích thước mẫu, khoảng C% các khoảng tin cậy tạo thành sẽ bao hàm sự chênh lệch tỷ lệ tổng thể.
UNC-4.M.2 Việc giải thích khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ tổng thể cần bao gồm tham chiếu đến mẫu đã lấy và chi tiết về tổng thể mà nó đại diện.
Mục Tiêu Học Tập UNC-4.N: Chứng minh một tuyên bố dựa trên khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ. [Kỹ năng 4.D]
UNC-4.N.1 Một khoảng tin cậy cho sự chênh lệch tỷ lệ tổng thể cung cấp một khoảng giá trị có thể cung cấp bằng chứng đủ để hỗ trợ một tuyên bố cụ thể trong ngữ cảnh.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Nếu khoảng tin cậy cho $p_1-p_2$ chứa $0$, dữ liệu phù hợp với không có sự chênh lệch; nếu nằm hoàn toàn trên hoặc dưới $0$, có bằng chứng về sự chênh lệch (theo hướng đó). Nêu rõ hướng và ngữ cảnh.
6.10
Thiết lập Kiểm tra cho Sự chênh lệch
Chương trình
Hiểu biết bền vững (VAR-6): Phân phối chuẩn có thể được sử dụng để mô hình hóa sự biến thiên.
Mục tiêu học tập VAR-6.H: Xác định giả thuyết không và giả thuyết đối với hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 1.F]
VAR-6.H.1 Đối với kiểm định hai mẫu để so sánh hiệu số tỉ lệ, giả thuyết không quy định một giá trị $0$ cho hiệu số tỉ lệ tổng thể, biểu thị không có sự khác biệt hay tác động nào.
VAR-6.H.2 Giả thuyết không cho hiệu số tỉ lệ là: $H_0 : p_1 = p_2$, hoặc $H_0 : p_1 - p_2 = 0$.
VAR-6.H.3 Một giả thuyết đối một phía cho hiệu số tỉ lệ là $H_a : p_1 < p_2$, hoặc, $H_a : p_1 > p_2$. Một giả thuyết đối hai phía cho hiệu số tỉ lệ là $H_a : p_1 \neq p_2$.
Mục tiêu học tập VAR-6.I: Xác định phương pháp kiểm định phù hợp cho hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 1.E]
VAR-6.I.1 Đối với một biến phân loại duy nhất, phương pháp kiểm định phù hợp cho hiệu số tỉ lệ tổng thể là kiểm định $z$-hai mẫu cho hiệu số giữa hai tỉ lệ tổng thể.
Mục tiêu học tập VAR-6.J: Kiểm tra các điều kiện để thực hiện suy luận thống kê khi kiểm định hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.C]
VAR-6.J.1 Để thực hiện suy luận thống kê khi kiểm định hiệu số giữa các tỉ lệ tổng thể, chúng ta phải kiểm tra tính độc lập và đảm bảo rằng phân phối lấy mẫu xấp xỉ phân phối chuẩn:
a. Để kiểm tra tính độc lập:
i. Dữ liệu nên được thu thập bằng cách sử dụng hai mẫu ngẫu nhiên độc lập hoặc một thí nghiệm gán ngẫu nhiên.
ii. Khi抽取 mẫu không hoàn hồi, hãy kiểm tra rằng $n_1 \leq 10\%N_1$ và $n_2 \leq 10\%N_2$.
b. Để kiểm tra rằng phân phối lấy mẫu của $\hat{p}_1 - \hat{p}_2$ xấp xỉ phân phối chuẩn (hình dạng):
i. Đối với mẫu kết hợp, hãy định nghĩa tỷ lệ kết hợp (hoặc tỷ lệ gộp), $\hat{p}_c = \dfrac{n_1\hat{p}_1 + n_2\hat{p}_2}{n_1 + n_2}$. Giả sử rằng $H_0$ đúng, $(p_1 - p_2 = 0$ hoặc $p_1 = p_2)$, hãy kiểm tra rằng $n_1\hat{p}_c$, $n_1\left(1-\hat{p}_c\right)$, $n_2\hat{p}_c$, và $n_2\left(1-\hat{p}_c\right)$ đều lớn hơn hoặc bằng một giá trị đã được quy định trước, thường là 5 hoặc 10.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Giả thuyết so sánh hai tỷ lệ: $H_0: p_1=p_2$ so với $H_a: p_1\neq p_2$ (hoặc $<,>$). Vì $H_0$ nói rằng các tỷ lệ bằng nhau, hãy dùng tỷ lệ mẫu gộp (pooled)$\hat p_c=\dfrac{\text{total successes}}{\text{total sample size}}$ để ước tính $p$ chung.
6.11
Thực hiện Kiểm tra cho Sự chênh lệch
Chương trình
Hiểu biết bền vững (VAR-6): Phân phối chuẩn có thể được sử dụng để mô hình hóa sự biến thiên.
Mục tiêu học tập VAR-6.K: Tính toán thống kê kiểm định phù hợp cho hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 3.E]
VAR-6.K.1 Thống kê kiểm định cho hiệu số tỉ lệ là: $z = \dfrac{(\hat{p}_1 - \hat{p}_2) - 0}{\sqrt{\hat{p}_c(1-\hat{p}_c)}\sqrt{\dfrac{1}{n_1} + \dfrac{1}{n_2}}}$, trong đó $\hat{p}_c = \dfrac{n_1\hat{p}_1 + n_2\hat{p}_2}{n_1 + n_2}$.
Câu làm rõ: Các công thức cho thống kê kiểm định không xuất hiện trực tiếp trên Bảng Công thức AP Statistics đi kèm với Kỳ thi AP Statistics. Tuy nhiên, các công thức này không cần phải học thuộc lòng, vì chúng có thể được xây dựng dựa trên công thức thống kê kiểm định chung và các công thức sai số chuẩn cho từng thống kê kiểm định liên quan được cung cấp trên bảng công thức.
Hiểu biết bền vững (DAT-3): Kiểm định ý nghĩa giúp chúng ta đưa ra quyết định về các giả thuyết trong một ngữ cảnh cụ thể.
Mục tiêu học tập DAT-3.C: Giải thích giá trị $p$ của một kiểm định ý nghĩa cho hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.B]
DAT-3.C.1 Một lời giải thích về giá trị $p$ của một kiểm định ý nghĩa cho hiệu số tỉ lệ tổng thể cần nhận ra rằng giá trị $p$ được tính toán bằng cách giả thiết rằng giả thuyết không là đúng, tức là bằng cách giả thiết rằng các tỉ lệ tổng thể thực tế bằng nhau.
Mục tiêu học tập DAT-3.D: Chứng minh một tuyên bố về tổng thể dựa trên kết quả của một kiểm định ý nghĩa cho hiệu số tỉ lệ tổng thể. [Kỹ năng 4.E]
DAT-3.D.1 Một quyết định chính thức so sánh rõ ràng giá trị $p$ với mức ý nghĩa $\alpha$. Nếu $p\text{-value} \leq \alpha$, thì bác bỏ giả thuyết không, $H_0 : p_1 = p_2$, hoặc $H_0 : p_1 - p_2 = 0$. Nếu giá trị $p$$> \alpha$, thì không đủ cơ sở để bác bỏ giả thuyết không.
DAT-3.D.2 Kết quả của một kiểm định ý nghĩa cho hiệu số tỉ lệ tổng thể có thể đóng vai trò là lập luận thống kê để hỗ trợ câu trả lời cho một câu hỏi nghiên cứu về hai tổng thể đã được抽取 mẫu.