Oppgave med normalfordeling (statistikk)

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
Arctagon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 06/09-2010 23:12

Anta at resultater fra en nasjonal prøve i matematikk på videregående er følgende:
  • Poengsum for jenter er normalfordelt med forventning $\mu_j$, standardavvik $\sigma$.
  • Poengsum for gutter er normalfordelt med forventning $\mu_g$, standardavvik $\sigma$.
  • La $\mu_j > \mu_g$. (Det er om å gjøre å få mest poeng.)
...

I en klasse er det like mange jenter som gutter (la antallet av hvert kjønn være n).

b)

Vis at sannsynligheten for at gutter er bedre enn jenter i gjennomsnitt er:

$P\left(Z<\sqrt{n}\frac{\mu_g-\mu_j}{\sigma\sqrt{2}}\right)$, (der Z er standard normalfordelt).

________________________________________________________________________________________________

Her er et utsnitt fra løsningsforslaget: «La $\bar{X}$ være snitt poeng for jenter i klassen og $\bar{Y}$ være snitt poeng for gutter i klassen.

Nå er $\bar{X}$ normalfordelt med forventning $\mu_j$, og standardavvik $\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$.

Nå er $\bar{Y}$ normalfordelt med forventning $\mu_g$, og standardavvik $\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$.»

Først og fremst forstår jeg meg ikke på formuleringen som er brukt: «Nå er ____ normalfordelt [...]». Den har jo vært normalfordelt hele tiden? Det ble nevnt i oppgaveteksten. Likevel, det jeg i hovedsak ikke ser, er hvordan det er kommet fram til at standardavviket er $\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$. Oppgaveteksten sier at den er $\sigma$.
zell
Guru
Guru
Innlegg: 1777
Registrert: 09/02-2007 15:46
Sted: Trondheim

En gutt vil ha forventet poengsum [tex]\mu_g[/tex] med standardavvik [tex]\sigma[/tex]. Skal du se på snittet av poengsummen til alle guttene må du sette opp en ny stokastisk variabel [tex]\bar{X}[/tex] som er lik:

[tex]\bar{X} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n X_i[/tex] hvor [tex]X_i[/tex] er poengsummen til gutt "nummer" [tex]i[/tex]. Grunnen til at [tex]\bar{X}[/tex] også er normalfordelt er fordi den er en lineærkombinasjon av normalfordelte ([tex]X_i[/tex]) stokastiske variabler.

Forventningsverdien til [tex]\bar{X}[/tex] er gitt ved:

[tex]E\left(\bar{X}\right) = E\left(\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}X_i\right) = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n E(X_i) = \frac{1}{n}\cdot n\mu_g = \mu_g[/tex]

Variansen er gitt ved:

[tex]\mathrm{Var}\left(\bar{X}\right) = \mathrm{Var}\left(\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nX_i\right) = \frac{1^2}{n^2}\sum_{i=1}^n\mathrm{Var}(X_i) = \frac{1}{n^2}\cdot n\sigma^2 = \frac{\sigma^2}{n}[/tex]

Som gir standardavviket:

[tex]\mathrm{SD}\left(\bar{X}\right) = \sqrt{\mathrm{Var}\left(\bar{X}\right)} = \frac{\sigma}{\sqrt{n}}[/tex]
Arctagon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 06/09-2010 23:12

Jeg forstod det slik at $\mu_k$ (hvis k er kjønn) er forventningen til gruppen av kjønnet, men det er slik at den er individuell? Videre forstod jeg alle utregningene du gjorde, men jeg synes ikke det var en veldig intuitiv løsning – summeringer er ikke noe jeg er vant til å regne med, og det er heller ikke noe som brukes noe særlig i kurset, så det er litt 'clunky' å arbeide med. Kunne du tenkt deg å utdype deg litt i hvordan og hvorfor du satt det opp slik du gjorde?
zell
Guru
Guru
Innlegg: 1777
Registrert: 09/02-2007 15:46
Sted: Trondheim

Ja, den er individuell. Det er forventet at en gutt/jente vil få en poengsum lik [tex]\mu_g[/tex] eller [tex]\mu_j[/tex]. Likevel vil ikke hver og én person oppnå denne forventede verdien, ergo standardavviket. Skal man regne på snittet må man nødvendigvis summere, så selv om det er 'clunky' er det ikke å komme utenom. Du kan jo godt droppe summetegnet, men i mangel på informasjon om hvor mange gutter og jenter som er med i testen måtte det skrives generelt.
Svar