UNIVERSITETET I OSLO

Like dokumenter
LØSNINGSFORSLAG TILEKSAMEN I FAG TMA4240/TMA4245 STATISTIKK 10. august 2005

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforsalg til første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2018

Konfidensintervall. Notat til STK1110. Ørnulf Borgan, Ingrid K. Glad og Anders Rygh Swensen Matematisk institutt, Universitetet i Oslo.

TMA4245 Statistikk Eksamen mai 2017

Løsningsforsalg til første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2015

5 y y! e 5 = = y=0 P (Y < 5) = P (Y 4) = 0.44,

Oppgave 1 Hardheten til en bestemt legering er undersøkt med åtte målinger og resultatene ble (i kg/mm 2 ) som i tabellen til høyre.

Emnenavn: Metode 1, statistikk deleksamen. Eksamenstid: 4 timer. Faglærer: Bjørnar Karlsen Kivedal

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAG TMA4240 STATISTIKK 5.august 2004

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Emnenavn: Eksamenstid: 4 timer. Faglærer: Hans Kristian Bekkevard

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4240 Statistikk Høst 2016

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i << >>.

STK juni 2018

211.7% 2.2% 53.0% 160.5% 30.8% 46.8% 17.2% 11.3% 38.7% 0.8%

Løsningsforslag for andre obligatoriske oppgave i STK1100 Våren 2007 Av Ingunn Fride Tvete og Ørnulf Borgan

ST1201 Statistiske metoder

KLMED8004 Medisinsk statistikk. Del I, høst Estimering. Tidligere sett på. Eksempel hypertensjon

Estimering 1 -Punktestimering

TMA4245 Statistikk Vår 2015

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Estimering 1 -Punktestimering

TMA4240 Statistikk Høst 2009

Oppgave 1. (i) Hva er sannsynligheten for at det øverste kortet i bunken er et JA-kort?

Oppgaver fra boka: X 2 X n 1

TMA4240 Statistikk Høst 2015

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNING, EKSAMEN I STATISTIKK, TMA4240, DESEMBER Anta at sann porøsitet er r. Måling med utstyret gir da X n(x; r, 0,03).

MOT310 Statistiske metoder 1, høsten 2011

Forelesning Moment og Momentgenererende funksjoner

Oppgaven består av 9 delspørsmål, A,B,C,., som anbefales å veie like mye, Kommentarer og tallsvar er skrevet inn mellom <<.. >>.

TMA4240 Statistikk Høst 2015

Løsningsforslag til eksamen i STK desember 2010

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAG TMA4245 STATISTIKK 6.august 2004

TMA4245 Statistikk Eksamen 9. desember 2013

EKSAMENSOPPGAVE. Mat-1060 Beregningsorientert programmering og statistikk

Repetisjon; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, og Repetisjon; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, og 9.10

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 5 oppgaver, hvor vekten til hver oppgave er angitt i prosent i oppgaveteksten. Alle oppgavene skal besvares.

Eksamen REA3028 S2, Våren 2010

H 1 : µ 1 µ 2 > 0. t = ( x 1 x 2 ) (µ 1 µ 2 ) s p. s 2 p = s2 1 (n 1 1) + s 2 2 (n 2 1) n 1 + n 2 2

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2007 Oppsummering

Eksamen REA3028 S2, Våren 2010

TMA4240/4245 Statistikk 11. august 2012

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Kontinuerlige tilfeldige variable, intro. Kontinuerlige tilfeldige variable, intro.

TMA4240 Statistikk Eksamen desember 2015

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Regneøvelse 22/5, 2017

TMA4245 Statistikk Eksamen august 2015

Forelesning 4 og 5 Transformasjon, Weibull-, lognormal, beta-, kji-kvadrat -, t-, F- fordeling

f(x)dx = F(x) = f(u)du. 1 (4u + 1) du = 3 0 for x < 0, 2 + for x [0,1], 1 for x > 1. = 1 F 4 = P ( X > 1 2 X > 1 ) 4 X > 1 ) =

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Kontinuerlige tilfeldige variable, intro. Kontinuerlige tilfeldige variable, intro.

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Estimering. Målemodellen. Konfidensintervall, innledning. Kp. 5 Estimering.

ECON240 Statistikk og økonometri

Kapittel 8: Estimering

STK1100 våren 2017 Estimering

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Kontinuerlige tilfeldige variable, intro. Kontinuerlige tilfeldige variable, intro.

) = P(Z > 0.555) = > ) = P(Z > 2.22) = 0.013

Econ 2130 Forelesning uke 11 (HG)

n 2 +1) hvis n er et partall.

STK juni 2006

X = 1 5. X i, i=1. som vil være normalfordelt med forventningsverdi E( X) = µ og varians Var( X) = σ 2 /5. En rimelig estimator for variansen er

Introduksjon. Hypotesetesting / inferens (kap 3) Populasjon og utvalg. Populasjon og utvalg. Populasjonsvarians

LØSNING: Eksamen 28. mai 2015

Forventningsverdi. MAT0100V Sannsynlighetsregning og kombinatorikk

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2007

Løsningsforslag ST1101/ST6101 kontinuasjonseksamen 2018

Oppgave 1 a) Minste kvadraters metode tilpasser en linje til punktene ved å velge den linja som minimerer kvadratsummen. x i (y i α βx i ) = 0, SSE =

Econ 2130 uke 15 (HG) Poissonfordelingen og innføring i estimering

DEL 1. Uten hjelpemidler 500+ er x

2. Bestem nullpunktene til g.

Oppgaver fra boka: Med lik men ukjent varians antatt har vi fra pensum at. t n1 +n 2 2 under H 0 (12 1) (12 1)

Estimering 2. -Konfidensintervall

Løsningsforslag Oppgave 1

Mer om utvalgsundersøkelser

Eksamen REA3028 S2, Våren 2011

Del1. Oppgave 1. a) Deriver funksjonene: b) Gitt den uendelige rekken. Avgjør om rekken konvergerer, og bestem eventuelt summen av rekken.

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsning TALM1005 (statistikkdel) juni 2017

Kort repetisjon fra kapittel 4. Oppsummering kapittel ST0202 Statistikk for samfunnsvitere. Betinget sannsynlighet og trediagram

EKSAMEN I TMA4245 Statistikk

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Kp. 5 Estimering. Målemodellen.

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4240 Statistikk Høst 2016

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Estimering. Målemodellen. Sannsynlighetsregning med statistikk. Kp. 5 Estimering.

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2007 Kp. 6, del 5. Hypotesetesting, del 5

TMA4245 Statistikk. Øving nummer b5. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

UNIVERSITETET I OSLO

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2008 Kp. 6, del 5

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2006 Kp. 6, del 5

Kapittel 7: Noen viktige sannsynlighetsfordelinger

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2007

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2006

Høgskolen i Telemark Avdeling for estetiske fag, folkekultur og lærerutdanning BOKMÅL 12. desember 2008

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen REA3028 S2, Våren 2012

Statistikk og økonomi, våren 2017

Transkript:

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-aturviteskapelige fakultet Eksame i: STK11 Sasylighetsregig og statistisk modellerig. LØSNINGSFORSLAG Eksamesdag: Fredag 9. jui 217. Tid for eksame: 9. 13.. Oppgavesettet er på 8 sider. Vedlegg: Tillatte hjelpemidler: Ige. Godkjet kalkulator. Formelsamlig for STK11 og STK111. Oppgave 1 Kotroller at oppgavesettet er komplett før du begyer å besvare spørsmålee. Vi mier om at hvis e stokastisk variabel V er gamma-fordelt med formparameter α og skalaparameter β, som vi skriver V gamma(α, β), så er sasylighetstetthete til V gitt ved f V (v) { 1 β α Γ(α) vα 1 e v/β hvis v >, ellers. a) Ata at V gamma(α, β). Vis at E (V r r Γ(α + r) ) β Γ(α) hvis r > α. (1) Du får bruk for dette resultatet seere i oppgave. Løsig: For r > α har vi at E (V r ) v r f V (v)dv v r 1 β α Γ(α) vα 1 e v/β dv 1 β α Γ(α) βα+r r Γ(α + r) Γ(α + r) β Γ(α) 1 β α Γ(α) v α+r 1 e v/β dv La å X være itekte til e tilfeldig valgt løsmottaker i e bestemt befolkigsgruppe. Det er valig å ata at X er Pareto-fordelt, det vil si at X har sasylighetstetthete { θk f X (x) θ ( 1 θ+1 x) hvis x > k, (2) ellers. Her er k misteitekte i de aktuelle befolkigsgruppe, mes θ > 1 er e parameter som avheger av løsforskjellee i gruppe. Vi vil i hele oppgave rege med at misteitekte k er kjet. (Fortsettes på side 2.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 2 b) Vis at de kumulative sasylighetsfordelige til X er gitt ved { F X (x) 1 ( k θ x) hvis x > k, ellers. Løsig: For x > k blir de kumulative sasylighetsfordelige til X: x x F X (x) f X (u)du θk θ u θ 1 du θk θ [ θ 1 u θ ] x k 1 kθ x θ 1 k For x k blir F X (x) x F X (x) { du. Dermed har vi at: 1 ( k x) θ for x > k ellers. ( ) k θ x c) Vis at media itekt er µ k2 1/θ og forklar hva mediae gir uttrykk for. Løsig: Media årsitekt µ er gitt ved F X ( µ) 1/2. Av det er vi at: ( ) k θ 1 1 µ 2 ( ) k θ 1 µ 2 µ θ k θ 2 µ k2 1/θ Mediae µ er gitt slik at halvparte i de aktuelle befolkigsgruppe har e årsitekt som er midre e µ og halvparte har e årsitekt som er større e µ. d) Vis at 2θ l(x/k) gamma(1, 2). Løsig: Vi setter Y 2θ l(x/k). For y > har da Y kumulativ fordelig: F Y (y) P (Y y) P (2θ l(x/k) y) P (X k e y/(2θ)) F X (k e y/(2θ)) ( ) k θ ( ) 1 1 k e y/(2θ) 1 e y/2 1 e y/2 Av dette er vi at for y > er tetthete til Y gitt ved: f Y (y) F Y (y) 1 2 e y/2 1 2 1 Γ(1) y1 1 e y/2 Vi kjeer igje dette som gamma-tetthete med α 1 og β 2, så Y gamma(1, 2). For å estimere θ, gjør vi 3 observasjoer av itektee i de aktuelle befolkigsgruppe. Du ka ata at de observerte itektee x 1, x 2,..., x er observerte verdier av stokastiske variabler X 1, X 2,..., X som er uavhegige og idetisk fordelte med sasylighetstetthete (2). E mulig estimator for θ er da i1 l(x i/k). (3) (Fortsettes på side 3.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 3 e) Vis at 2θ/ gamma(, 2). (Du ka rege som kjet at e sum av uavhegige gammafordelte variabler som alle har samme skalaparameter, selv er gamma-fordelt.) Bruk dette resultatet og (1) til å vise at E() [/( 1)]θ. Løsig: Vi har at: 2θ 2θ l(x i /k) i1 2θ l(x i /k) i1 Y i, i1 der Y i 2θ l(x i /k). Nå er Y i -ee uavhegige og gamma(1, 2)-fordelte. Vi har videre at summe av uavhegige gamma-fordelte variabler som alle har samme skalaparameter, selv er gamma-fordelt med formparameter lik summe av formparameteree og med samme skalaparameter som hver av variablee i summe. Av dette og resultatet i pukt d følger det at 2θ/ i1 Y i gamma(, 2). For å e forvetige til bruker vi resultatet i pukt a med r 1, α og β 2. Vi får da at: { ( ) } { 2θ 1 (2θ ) } 1 E() E 2θ 2θE 1 Γ( 1) Γ( 1) 2θ 2 θ Γ() ( 1)Γ( 1) 1 θ f) Estimatore (3) er ikke forvetigsrett. Foreslå e estimator som er forvetigsrett og bestem variase til estimatore. Løsig: E forvetigsrett estimator for θ er: θ 1 1 i1 l(x i/k) Ved å bruke resultatet i pukt a med r 2, α og β 2 får å at: E { (θ ) 2} { ( ) } 1 2 ( ) { E 1 2 ( ) } 2θ 2 E (2θ) 2 ( ) { 1 2 (2θ ) } 2 (2θ) 2 E 4( 1) 2 θ 2 2 Γ( 2) 2 Γ() Av dette følger det at ( 1) 2 θ 2 Γ( 2) ( 1)( 2)Γ( 2) 1 2 θ2 V (θ ) E { (θ ) 2} {E(θ )} 2 1 2 θ2 θ 2 θ2 2 (Fortsettes på side 4.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 4 g) Utled et 95% kodesitervall for θ. Itervallet skal uttrykkes ved hjelp av,, a og b. Her er a og b heholdsvis 2.5% og 97.5% persetilee for gamma-fordelige med formparameter α og skalaparameter β 2. Bestem også et 95% kodesitervall for media itekte µ. Løsig: Fra pukt e har vi at 2θ/ gamma(, 2). Av dette følger det at P ( a 2θ ) b.95 Ved å omforme ulikhetee gir dette at ( a P 2 θ b ) 2.95 Av dette ser vi at [ ] a 2 b, 2 ( ) er er 95% kodesitervall for θ. Vi har at mediae µ k2 1/θ er e stregt avtagede fuksjo av θ. Begivehete at θ ligger i itervallet ( ), er derfor det samme som begivehete at µ ligger i itervallet [ k2 1/U, k2 1/L ] ( ) der L (a/2) og U (b/2). Det følger at ( ) er et 95% kodesitervall for mediae µ. Oppgave 2 Sigdcelleaemi er e farlig blodsykdom som særlig rammer meesker av afrikask opprielse. Et bar får sykdomme dersom det får et bestemt recessivt ge (a) fra både mor og far. Baret får ikke sykdomme hvis det får det domiate geet (A) fra mist é av foreldree. Vi ser først på et par der både kvie og mae har geotype Aa. Ige av dem lider av sigdcelleaemi, me de er bærere av sykdomme og ka føre de videre til sie bar. Et bar de får samme, arver fra mor det recessive geet a med sasylighet 1/2 og det domiate geet A med sasylighet 1/2. Det samme gjelder for arve fra far. Videre er arve fra de to foreldree uavhegig. a) Forklar at sasylighete er 1/4 for at baret får geotype aa og dermed vil lide av sigdcelleaemi. Forklar også at sasylighete er 1/2 for at baret får geotype Aa og dermed vil være e frisk bærer av sykdomsgeet. Løsig: Sasylighete er 1/2 for at baret vil arve a fra mor. Vi skriver kort P (a fra mor) 1/2. Tilsvarede har vi at P (A fra mor) 1/2, P (a fra far) 1/2 og P (A fra far) 1/2 (Fortsettes på side 5.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 5 Side arve fra de to foreldree er uavhegig, har vi at P (baret får geotype aa) P (a fra mor og a fra far) P (a fra mor) P (a fra far) 1 2 1 2 1 4 På tilsvarede måte får vi at P (baret får geotype Aa) P (A fra mor og a fra far) + P (a fra mor og A fra far) P (A fra mor) P (a fra far) + P (a fra mor) P (A fra far) 1 2 1 2 + 1 2 1 2 1 2 Vi ser så på et par der mae er bærer av sigdcelleaemi (dvs. har geotype Aa). Kvie lider ikke av sigdcelleaemi, me vi vet ikke om hu er bærer av sykdomme eller ikke. Sasylighete for at hu er bærer er 8% (svarede til adele bærere i de afroamerikaske befolkige), mes sasylighete er 92% for at hu ikke er bærer. b) Hva er sasylighete for at et bar paret får, vil lide av sigdcelleaemi? Løsig: Sasylighete er 8% for at kvie har geotype Aa og 92% for at hu har geotype AA. Vi skriver kort P (kvie er Aa).8 og P (kvie er AA).92. Setige om total sasylighet gir at P (bar får sigdcelleaemi) P (bar får geotype aa) P (kvie er Aa) P (bar får geotype aa kvie er Aa) + P (kvie er AA) P (bar får geotype aa kvie er AA).8 1 +.92.2 4 Sasylighete er 2% for at baret vil lide av sigdcelleaemi. c) Paret får tre bar og ige av dem lider av sigdcelleaemi. Hva er sasylighete for at kvie er bærer av sykdomme? Løsig: Setige om total sasylighet gir at P (tre friske bar) P (ige av bara har geotype aa) P (kvie er Aa) P (ige av bara har geotype aa kvie er Aa) + P (kvie er AA) P (ige av bara har geotype aa kvie er AA) (.8 1 1 3 +.92 1.954 4) (Fortsettes på side 6.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 6 Av deisjoe av betiget sasylighet og produktsetige (eller direkte av Bayes' setig) er vi dermed at P (kvie er bærer tre friske bar) P (kvie er Aa ige av bara har geotype aa) P (kvie er Aa) P (ige av bara har geotype aa kvie er Aa) P (ige av bara har geotype aa).8 (1 1 ) 3 4.8 (1 1 ) 3.35, 4 +.92 1 Gitt at paret har fått tre friske bar, er sasylighete 3.5% for at kvie er bærer av geet for sigdcelleaemi. Oppgave 3 Vi betrakter i dee oppgave stokastiske variabler X og Y som har simultatetthet av forme: { K hvis x, y, x + y θ, f X,Y (x, y) ellers. Her er θ > e parameter, mes K er e kostat som bestemmes slik at f X,Y sasylighetstetthet. er e a) Vis at K 2θ 2. Løsig: For at f X,Y skal være e sasylighetstetthet, må K være slik at: f X,Y (x, y)dx dy 1. Setter vi i uttrykket for f X,Y, får vi at itegralet blir: f X,Y (x, y)dx dy K K K θ [ θ y θ (θ y)dy ] dx dy [ θy 1 ] θ 2 y2 K 1 2 θ2 1 Vi løser så de siste ligige med hesy på K og er at K 2θ 2. b) Vis at margialtetthete til X er: { 2θ f X (x) 2 (θ x) hvis x θ, ellers. Fi også margialtetthete til Y. Er X og Y uavhegige? Begru svaret. (Fortsettes på side 7.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 7 Løsig: Vi starter med å e margialtetthete til X ved å itegrere simultatetthete f X,Y (x, y) med hesy på y. For x θ får vi: f X (x) f X,Y (x, y)dy θ x 2θ 2 dy 2θ 2 (θ x). For x < eller x > θ er f X,Y (x, y), så: f X (x) f X,Y (x, y)dy Herav totalt: { 2θ f X (x) 2 (θ x) hvis x θ, ellers. Margialtetthete til Y es helt tilsvarede, og vi får: { 2θ f Y (y) 2 (θ y) hvis y θ, ellers. Vi ser å at: Dette betyr at X og Y ikke f X,Y (x, y) f X (x) f Y (y). er uavhegige. c) Vis at: Løsig: E(X r ) 2θ r (r + 1)(r + 2). Bruk dette resultatet til å e forvetige E(X) og variase V (X). E(X r ) θ θ x r 2θ 2 (θ x)dx 2θ 2 (θx r x r+1 )dx 2θ [θ 2 1 r + 1 xr+1 1 r + 2 xr+2 2θ r ( 1 r + 1 1 r + 2 ) Herav får vi ved å sette i r 1 og r 2: Dette gir: E(X) 2θ 2 3 2θ 6 θ 3, E(X 2 ) 2θ2 3 4 2θ2 12 θ2 6. ] θ 2θ r (r + 1)(r + 2). V (X) E(X 2 ) [E(X)] 2 θ2 6 θ2 9 θ2 18. ( 1 2θ 2 r + 1 θr+2 1 ) r + 2 θr+2 (Fortsettes på side 8.)

Eksame i STK11, Fredag 9. jui 217. Side 8 d) Fi de betigede fordelige for Y gitt X x uttrykt ved tetthete f Y Xx (y). Hvilke kjet fordelig er dette? Bestem også E(Y X x). Løsig: Dersom x < eller x > θ, så er f X (x). I dette tilfellet er f Y Xx (y) udeert. Vi forutsetter derfor at x θ, og får da for y θ x: f Y Xx (y) f X,Y (x, y) f X (x) 2θ 2 2θ 2 (θ x) 1 θ x. Dersom y < eller y > θ x, er f X,Y (x, y), så i dette tilfellet blir f Y Xx (y). Totalt får vi dermed: { 1 θ x hvis y θ x, f Y Xx (y) ellers. Dette er tetthete til uiformfordelige på itervallet [, θ x]. Vi har med adre ord vist at: Y X x Uiform(, θ x). Vi er til slutt E(Y X x): E(Y X x) θ x y θ x dy 1 θ x [ ] 1 θ x 2 y2 θ x. 2 e) Fi sasylighete P (X 2 + Y 2 θ 2 /2). Løsig: For å få oversikt over begivehete vi skal berege sasylighete til, ifører megdee: A {(x, y) : x, y, x 2 + y 2 θ 2 /2}, B {(x, y) : x, y, x + y θ}. Megde A er e kvart sirkel med radius θ/ 2. Arealet av A blir dermed πθ2 /2 4 πθ2 8. Vi har også at P (X 2 + Y 2 θ 2 /2) P ((X, Y ) A). Megde B er e likebeet rettviklet trekat der katetee har legde θ. Av deisjoe på simultatetthete til X og Y ser vi at f X,Y (x, y) 2θ 2 for alle (x, y) B. Utefor B er f X,Y (x, y). Vi har også at A B. De ekleste måte å vise dette på, er å tege e gur som viser hvorda de to megdee ligger i forhold til hveradre. Ma er da at sirkelbue i kvartsirkele A tagerer hypoteuse i trekate B i puktet (θ/2, θ/2). Dette skyldes at θ/2 + θ/2 θ og (θ/2) 2 + (θ/2) 2 θ 2 /2. Reste av sirkelbue i kvartsirkele A ligger på iside av B. Vi er sasylighete P (X 2 + Y 2 θ 2 /2) ved å itegrere simultatetthete f X,Y (x, y) over megde A. Side A B, er f X,Y (x, y) 2θ 2 for alle (x, y) A, og vi får: P (X 2 + Y 2 θ 2 /2) f X,Y (x, y)dxdy 2θ 2 dxdy 2θ 2 πθ2 A A 8 π 4. SLUTT