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総合演習(40問)

実際の試験形式を再現した模擬試験ではなく、手法の選択と解釈を確認する独自の演習です。計算問題では、対象の母数、独立・対応、使う分布と自由度も書いてから解いてください。特に断らなければ標本分散の分母はn−1、検定は両側5%です。

全学年からそれぞれ無作為に選ぶ方法と、学級を無作為に選んで全員を調べる方法を答えてください。

解答・解説

層化抽出とクラスター抽出です。すべての層から取るか、いくつかの集団を取るかを区別します。

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母集団の層が100人と500人、標本平均が20と40でした。全体の平均の層化推定値はいくつですか。

解答・解説

(100×20+500×40)/600 = 約36.67です。各層の調査人数が同じでも、母集団の層の大きさで重み付けします。

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2・4・4・6の、分母n−1の標本分散を求めてください。

解答・解説

平均4、偏差の2乗和8、分母3なので8/3 ≈ 2.667です。分母nの2と区別します。

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無補正の面積定義で、ローレンツ曲線下の面積が0.3ならジニ係数はいくつですか。

解答・解説

1−2×0.3 = 0.4です。対象の量が非負という前提も確認します。

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標本共分散1.5、二つの標本分散2.5と1.5なら、相関係数はいくつですか。

解答・解説

1.5/√(2.5×1.5) ≈ 0.775です。共分散と分散の分母の定義をそろえます。

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rXY = 0.8、rXZ = 0.6、rYZ = 0.5のとき、Zを制御した偏相関を求めてください。

解答・解説

(0.8−0.6×0.5)/√[(1−0.6²)(1−0.5²)] ≈ 0.722です。直線的な関連を取り除くのであり、因果効果の証明ではありません。

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全平方和100、残差平方和30なら、決定係数はいくつですか。

解答・解説

1−30/100 = 0.7です。標本内の変動の70%を説明するという意味で、予測の的中率70%ではありません。

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切片を含む単回帰でn = 12、残差平方和40なら、残差分散と残差標準誤差を求めてください。

解答・解説

自由度12−2 = 10、残差分散4、残差標準誤差2です。

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20%増の翌年に20%減でした。2年間を一定率で表す年間成長率はいくつですか。

解答・解説

√(1.2×0.8)−1 ≈ −2.02%です。増減率の単純平均0%ではありません。

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ラグ1の標本自己相関が大きく正なら、何が示唆されますか。

解答・解説

隣り合う時点の値が同じ方向に偏る傾向です。独立と無条件に扱わず、トレンドや周期の影響も確認します。

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P(A)=0.2、P(B|A)=0.8、P(B|A以外)=0.1なら、P(B)とP(A|B)を求めてください。

解答・解説

P(B)=0.8×0.2+0.1×0.8=0.24。P(A|B)=0.16/0.24=2/3です。

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独立なA・Bで確率が0.2と0.5なら、両方と少なくとも一方の確率はいくつですか。

解答・解説

両方は0.1、少なくとも一方は0.2+0.5−0.1=0.6です。独立と排反を区別します。

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E(X)=3、V(X)=4のとき、2X−1の期待値と分散を求めてください。

解答・解説

期待値5、分散16です。定数の加減は分散を変えず、倍率の2乗が掛かります。

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V(X)=4、V(Y)=9、Cov(X,Y)=3なら、X+YとX−Yの分散を求めてください。

解答・解説

和は4+9+6=19、差は4+9−6=7です。差でも個別の分散は足し、共分散の符号が変わります。

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独立10回、成功確率0.2の成功回数の平均・分散を求めてください。

解答・解説

二項分布B(10,0.2)なので平均2、分散1.6です。

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不良3個を含む10個から戻さず4個取るとき、不良が1個の確率はいくつですか。

解答・解説

超幾何分布です。組合せで3C1×7C3/10C4 = 105/210 = 0.5です。

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0〜12の一様分布の平均・分散と、3〜6に入る確率を求めてください。

解答・解説

平均6、分散12²/12=12、確率3/12=1/4です。一点の確率ではなく幅の面積を考えます。

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平均待ち時間4分の指数分布で、8分より長く待つ確率を求めてください。

解答・解説

率λ=1/4なのでexp(−8/4)=exp(−2) ≈ 0.1353です。平均4を率として代入しないようにします。

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独立標本で母標準偏差20、n = 100と400の場合、平均の標準誤差はいくつですか。

解答・解説

20/√100=2と20/√400=1です。標本の大きさを4倍にするとSEは半分です。

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母分散4、n = 100で、標本平均の母平均からの誤差が0.5以上になる確率のチェビシェフ上限を求めてください。

解答・解説

4/(100×0.5²)=0.16です。16%は上限であって、実際の確率と等しいとは限りません。

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正規標本n = 10で母分散未知の平均を推測します。使う分布と自由度は何ですか。

解答・解説

自由度9のt分布です。既知の母分散で標準化するzとは区別します。

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独立な正規二群、n1 = 8とn2 = 12の分散比のF分布の自由度を、分子・分母の順に答えてください。

解答・解説

7と11です。比を逆にするなら自由度の順序も入れ替えます。

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母標準偏差が既知で10、n = 100、平均50なら、母平均の95%信頼区間を求めてください。

解答・解説

SE=1なので50±1.96、48.04〜51.96です。正規性または適切な正規近似が前提です。

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正規標本n = 10、s² = 4、自由度9のχ²の左側0.025点2.700、0.975点19.023を使い、母分散の95%区間を求めてください。

解答・解説

分子36。下限36/19.023 ≈ 1.892、上限36/2.700 ≈ 13.333です。正確な確率点では上限約13.331で、丸めにより末尾が変わります。

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独立二群の平均差2、既知分散9と16、各n = 25なら、平均差の95%区間を求めてください。

解答・解説

SE=√(9/25+16/25)=1なので、2±1.96、0.04〜3.96です。

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同じ対象の前後差の区間推定で、各群の標準偏差と各組の差の標準偏差のどちらを使いますか。

解答・解説

各組の差の標準偏差を使います。対象間は独立、差の分布について必要な前提が成立することを確認します。

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p値0.03なら「帰無仮説が正しい確率は3%」と説明できますか。

解答・解説

できません。帰無仮説とモデルの前提の下で、観測以上に対立側へ極端な結果が得られる確率です。

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帰無仮説が正しいのに棄却する誤りと、帰無仮説が偽なのに棄却しない誤りの名称は何ですか。

解答・解説

第1種と第2種の過誤です。検出力は、想定した対立の下で1−第2種の過誤の確率です。

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正規標本n = 10、平均22、s = 2、H0:母平均20です。t、自由度、両側5%の判断を求めてください。

解答・解説

t=2/(2/√10)=√10 ≈ 3.162、自由度9。臨界値2.262を超えるので棄却し、pは約0.0115です。

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正規標本n = 10、s² = 9、H0:母分散4です。χ²統計量と両側5%の判断を求めてください。上側境界は19.023とします。

解答・解説

Q=9×9/4=20.25、自由度9。上側の棄却域に入るので棄却します。

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独立二群でn1=10、n2=20、平均21と19、分散4と16です。等分散を仮定しないときの手法、SE、検定統計量を答えてください。

解答・解説

Welch法。SE=√(4/10+16/20) ≈ 1.095、t≈1.826、近似自由度27.98です。両側p≈0.0786で5%では棄却しません。

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各200人中120人と90人が成功しました。等比率の帰無仮説の下で用いるプール比率と、比率差zを求めてください。

解答・解説

プール比率210/400=0.525。z=0.15/√[0.525×0.475×(1/200+1/200)] ≈ 3.004です。

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3分類の観測度数が30・20・10、均等確率が帰無仮説です。χ²値と自由度は何ですか。

解答・解説

期待度数は各20、Q=5+0+5=10、自由度2です。上側p≈0.00674で5%では棄却します。

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3×4のクロス表の自由度はいくつですか。行合計40、列合計30、全体100のセルの期待度数も答えてください。

解答・解説

自由度(3−1)(4−1)=6、期待度数40×30/100=12です。

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回帰係数2、SE0.5、帰無値0ならtはいくつですか。

解答・解説

t=2/0.5=4です。p値を評価するには残差自由度も必要です。

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n = 30、説明変数2個、切片あり、R²=0.64の調整済みR²を求めてください。

解答・解説

1−(1−0.64)×29/27 ≈ 0.6133です。残差自由度は27です。

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群間平方和24・自由度2、群内平方和6・自由度6ならF比はいくつですか。

解答・解説

平均平方は12と1、F=12です。自由度2・6の上側p=0.008で、全平均が等しい仮説を5%で棄却します。

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4群、全体20件の一元配置で、群間と群内の自由度はいくつですか。有意なら全組が違うと分かりますか。

解答・解説

自由度は3と16。有意でも少なくとも一つが違うという判断で、全組の差を証明したわけではありません。

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係数の推定値2、SE0.5なのに同じ行のtが0.5と読めました。どう確認しますか。

解答・解説

帰無値0ならtは4です。行・列の読み違い、帰無値、SEの定義、別モデルの出力が混ざっていないかを確認します。

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回帰のp値が小さいので、説明変数を操作すれば必ず目的変数が変わると結論づけてよいですか。

解答・解説

いけません。モデルの前提、調査・実験の設計、交絡、効果の大きさと区間、外挿や予測精度を確認します。統計的有意と因果効果は別です。

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誤答の原因を、用語、手法の選択、分母・自由度、計算、解釈に分けます。答えの数値が合っていても、適用条件や結論を説明できなければ該当章へ戻りましょう。範囲の対応表と手法選択表で、学び残しを確認できます。