Mục lục bài họcĐang ở d05-b3
The Central Limit Theorem in Practice
What the theorem actually says
The Central Limit Theorem (CLT) is about shape only: whatever the shape of the population, the sampling distribution of $\bar x$ becomes closer to normal as $n$ grows. The centre $\mu_{\bar x}=\mu$ and spread $\sigma_{\bar x}=\sigma/\sqrt n$ are true for every $n$ and do not need the CLT. So a probability question about $\bar x$ has three parts: centre, spread, and a justification for using the normal curve — either "the population is normal" or "$n$ is large enough for the CLT".
How large is large?
There is no single number. If the population is normal, any $n$ works. If it is roughly symmetric with no outliers, $n$ around $15$ is already fine. For strongly skewed populations — incomes, waiting times, insurance claims — the working rule is $n\ge30$. When the problem shows you a skewed dotplot and $n=10$, the correct answer is that the normal approximation should not be used.
A total is a mean in disguise
Questions about a sum convert to questions about the mean: the total of $n$ values exceeds $T$ exactly when $\bar x$ exceeds $T/n$. Example: passenger weights are right-skewed with $\mu=80$ kg, $\sigma=15$ kg. For a lift rated at $4250$ kg carrying $50$ people, the load exceeds the limit when $\bar x\gt85$:
$$z=\frac{85-80}{15/\sqrt{50}}=\frac{5}{2{,}12}\approx2{,}36,\qquad P(z\gt2{,}36)\approx0{,}009$$The CLT applies because $n=50\ge30$, even though individual weights are skewed.
Định lý giới hạn trung tâm (CLT) chỉ nói về hình dạng: dù tổng thể có dạng gì, phân bố mẫu của $\bar x$ tiến gần chuẩn khi $n$ tăng. Tâm $\mu_{\bar x}=\mu$ và độ rộng $\sigma/\sqrt n$ đúng với mọi $n$, không cần CLT. Vì thế một câu xác suất về $\bar x$ luôn có ba phần: tâm, độ rộng, và lý do được dùng đường cong chuẩn — hoặc "tổng thể chuẩn", hoặc "$n$ đủ lớn theo CLT". Thiếu phần lý do là mất một điểm dù tính đúng.
Lớn là bao nhiêu? Không có một con số. Tổng thể chuẩn: $n$ nào cũng được. Tổng thể gần đối xứng, không ngoại lai: $n$ cỡ $15$ đã ổn. Tổng thể lệch mạnh (thu nhập, thời gian chờ): quy ước $n\ge30$. Đề đưa dotplot lệch với $n=10$ là để bạn trả lời "không nên dùng xấp xỉ chuẩn".
Tổng là trung bình trá hình: tổng của $n$ giá trị vượt $T$ đúng khi $\bar x$ vượt $T/n$. Ví dụ thang máy $4250$ kg chở $50$ người, cân nặng lệch phải với $\mu=80$, $\sigma=15$: quá tải khi $\bar x\gt85$, $z=\dfrac{5}{15/\sqrt{50}}\approx2{,}36$, xác suất $\approx0{,}009$. Dùng được đường cong chuẩn vì $n=50\ge30$ dù từng cân nặng không chuẩn.
Thời gian phục vụ một khách ở quầy có phân bố lệch phải mạnh, $\mu=4$ phút, $\sigma=3$ phút. (a) Có tính được xác suất một khách được phục vụ trong hơn $6$ phút bằng bảng chuẩn không? (b) Xác suất tổng thời gian phục vụ $45$ khách vượt $200$ phút?
(a) Không. Câu hỏi về một khách, tức về phân bố tổng thể, mà tổng thể lệch phải mạnh. CLT không biến phân bố tổng thể thành chuẩn; nó chỉ nói về $\bar x$.
(b) Đổi về trung bình: tổng vượt $200$ khi $\bar x\gt\dfrac{200}{45}\approx4{,}444$.
Điều kiện: $n=45\ge30$ nên theo CLT, $\bar x$ xấp xỉ chuẩn dù tổng thể lệch; tâm $4$, sai số chuẩn $\dfrac{3}{\sqrt{45}}\approx0{,}447$.
$$z=\frac{4{,}444-4}{0{,}447}\approx0{,}99,\qquad P(z\gt0{,}99)\approx0{,}161$$Kết luận: khoảng $16\%$ khả năng $45$ khách chiếm hơn $200$ phút. Chỗ mất điểm: dùng $\sigma=3$ thay vì $0{,}447$, hoặc tính (b) mà không nêu vì sao được dùng chuẩn.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 5 — Sampling Distributions gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.