Mục lục bài họcĐang ở d09-b4
← AP Statistics
0/36 bài đã học xong
Chương 9 · Unit 9 — Inference for Quantitative Data: Slopes · Bài 4/4 của chương · bài 36/36 của AP Statistics

Confidence Interval for the Slope, Step by Step

Khoảng tin cậy cho hệ số góc, từng bước
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

The four steps

State: "$\beta$ is the true slope of the population regression line relating [$y$] to [$x$]; estimate it with a $95\%$ $t$-interval." Plan: check LINER — linear scatter, independent observations (random sample, $10\%$), normal residuals (no strong skew or outliers in the residual plot or histogram), equal spread in the residual plot, random data. Do:

$$b\pm t^*\cdot SE_b,\qquad df=n-2$$

with $b$ and $SE_b$ read straight from the slope row of the output. Conclude in context: "we are $95\%$ confident that the true slope — the change in mean [$y$] for each additional unit of [$x$] — is between $L$ and $U$."

A worked reading of output

Output for $n=22$ cars: slope $0{,}0523$, SE Coef $0{,}0112$. Then $df=20$, $t^*=2{,}086$, and the interval is $0{,}0523\pm2{,}086(0{,}0112)=0{,}0523\pm0{,}0234$, i.e. $(0{,}029;\,0{,}076)$. Because $0$ is not inside, the data give convincing evidence of a positive linear relationship — the same verdict a two-sided test at $\alpha=0{,}05$ would reach. Never use $df=n-1$ here; the model estimates two parameters, so $df=n-2$.

When the model was transformed

If the regression was fitted to $\ln y$, the interval is for the slope of $\ln y$ on $x$. To speak in original units, exponentiate both endpoints: an interval $(0{,}029;\,0{,}076)$ for the log-slope means the mean $y$ is multiplied by between $e^{0{,}029}\approx1{,}03$ and $e^{0{,}076}\approx1{,}08$ per unit of $x$. The interpretation is multiplicative, and the width in original units is no longer symmetric.

Giải thích tiếng Việt

Bốn bước. Nêu: "$\beta$ là hệ số góc thật của đường hồi quy tổng thể liên hệ [$y$] với [$x$]; ước lượng bằng khoảng $t$ $95\%$." Kiểm: LINER — phân tán thẳng, quan sát độc lập (mẫu ngẫu nhiên, $10\%$), phần dư gần chuẩn (không lệch mạnh, không ngoại lai), độ rộng đều trên đồ thị phần dư, dữ liệu ngẫu nhiên. Tính: $b\pm t^*\cdot SE_b$ với $df=n-2$; $b$ và $SE_b$ đọc thẳng từ dòng hệ số góc của kết xuất. Kết luận trong bối cảnh: "tin cậy $95\%$ rằng hệ số góc thật — mức thay đổi trung bình của [$y$] khi [$x$] tăng một đơn vị — nằm giữa $L$ và $U$."

Đọc kết xuất: $n=22$ xe, hệ số góc $0{,}0523$, SE Coef $0{,}0112$. $df=20$, $t^*=2{,}086$: khoảng $0{,}0523\pm2{,}086\cdot0{,}0112=0{,}0523\pm0{,}0234$, tức $(0{,}029;\,0{,}076)$. Không chứa $0$ nên có bằng chứng thuyết phục về quan hệ tuyến tính dương — trùng phán quyết của kiểm định hai phía ở $\alpha=0{,}05$. Không dùng $df=n-1$: mô hình ước lượng hai tham số nên $df=n-2$.

Khi mô hình đã biến đổi: nếu hồi quy trên $\ln y$ thì khoảng là cho hệ số góc của $\ln y$ theo $x$. Muốn nói bằng đơn vị gốc, lấy $e$ mũ hai đầu: khoảng $(0{,}029;\,0{,}076)$ nghĩa là trung bình $y$ được nhân với từ $e^{0{,}029}\approx1{,}03$ đến $e^{0{,}076}\approx1{,}08$ mỗi đơn vị $x$. Diễn giải là phép nhân, và khoảng ở đơn vị gốc không còn đối xứng.

Ví dụ — khoảng tin cậy cho hệ số góc từ kết xuất

Hồi quy lượng tiêu thụ nhiên liệu (lít/100 km) theo khối lượng xe (trăm kg) trên mẫu ngẫu nhiên $22$ mẫu xe cho kết xuất: Constant $2{,}15$ (SE $0{,}61$); Weight $0{,}523$ (SE $0{,}112$); $S=0{,}48$; R-Sq $=52{,}1\%$. Đồ thị phần dư không có dạng, độ rộng đều, histogram phần dư gần đối xứng. Dựng và diễn giải khoảng tin cậy $95\%$ cho hệ số góc.

Giải.

Nêu: $\beta$ là mức tăng trung bình của lượng tiêu thụ nhiên liệu (lít/100 km) khi khối lượng xe tăng thêm $100$ kg, trong tổng thể các mẫu xe. Dùng khoảng $t$ $95\%$ cho hệ số góc.

Kiểm: mẫu ngẫu nhiên, $22$ mẫu xe dưới $10\%$ tổng số mẫu xe; đồ thị phần dư không có dạng (tuyến tính), độ rộng đều; histogram phần dư gần đối xứng (chuẩn). Đủ điều kiện.

Tính: $df=22-2=20$, $t^*=2{,}086$.

$$0{,}523\pm2{,}086\cdot0{,}112=0{,}523\pm0{,}234\ \Rightarrow\ (0{,}289;\,0{,}757)$$

Kết luận: tin cậy $95\%$ rằng cứ thêm $100$ kg khối lượng, lượng tiêu thụ trung bình tăng từ $0{,}29$ đến $0{,}76$ lít/100 km. Khoảng không chứa $0$, nên có bằng chứng thuyết phục về quan hệ tuyến tính dương giữa khối lượng và tiêu thụ nhiên liệu.

Chỗ hay hỏng: lấy SE của Constant ($0{,}61$) thay vì của Weight, hoặc tra $t^*$ với $df=21$.

Bẫy hay mất điểm — $t^*$ tra với $df=n-2$, không phải $n-1$; và lấy SE ở dòng hệ số góc, không phải dòng hằng số. Khoảng nói về mức thay đổi trung bình của $y$ mỗi đơn vị $x$ — không phải "mỗi xe nặng thêm 100 kg thì tốn thêm từ 0,29 đến 0,76 lít". Với mô hình log, quên lấy $e$ mũ hai đầu là diễn giải sai hoàn toàn đơn vị.
Phải nhớ — Khoảng cho $\beta$: $b\pm t^*SE_b$, $df=n-2$, $b$ và $SE_b$ từ dòng hệ số góc. Kiểm LINER bằng đồ thị phần dư trước. Diễn giải là thay đổi trung bình của $y$ mỗi đơn vị $x$. Mô hình log: lấy $e$ mũ hai đầu, diễn giải bằng phép nhân.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 9 — Inference for Quantitative Data: Slopes gồm 14 câu trắc nghiệm và 2 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →