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04주차 · 2차원 데이터 정리 · 추측통계의 기본01

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4.0 준비

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4.0 준비

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4.1 모집단과 표본

: 추측하고 싶은 관측 대상 전체

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4.1 모집단과 표본

4.1.1 표본추출 방법

- 무작위 추출(임의 추출): 임의로 표본을 추출하는 방법

- 복원추출: 여러 차례 동일한 표본을 선택하는 방법

- 비복원추출: 동일한 표본은 한 번만 선택하는 방법

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4.1 모집단과 표본

4.1.1 표본추출 방법

- 시드를 0으로 하는 무작위 추출(임의 추출)은 매번 동일한 결과

- 표본크기 20으로 복원추출, 표본 평균 계산

- 모평균은 69.530(score.mean())이므로 꽤 괜찮은 추측

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4.1 모집단과 표본

4.1.1 표본추출 방법

- 무작위 추측은 실행할 때마다 결과가 달라지므로, 표본평균도 매번

달라짐

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4.2 확률 모형

4.2.1 확률의 기본

- 확률 : 무작위 추출과 같은 불확정성을 수반한 현상을 해석

- 확률 모형 : 무작위 추출 혹은 주사위를 모델링

- 확률변수 : 결과를 알아맞힐 수는 없지만, 취하는 값과 그 값이 나올

확률이 결정되어 있는 것

- 시행 : 확률변수의 결과를 관측하는 것

- 실현값 : 시행에 의해 관측되는 값

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4.2 확률 모형

4.2.1 확률의 기본

- 사건 : 시행 결과로 나타날 수 있는 값(눈이 1, 눈이 홀수)

주사위의 눈은 확률 변수 X

눈이 1이 되는 사건의 확률

눈이 홀수인 사건의 확률

- 근원사건 : 세부적으로 더 분해될 수 없는 사건(눈이 1)

- 상호배반 : 동시에 일어날 수 없는 사건

‘눈이 1 또는 2 또는 3’이라는 사건과 ’눈이 6’이라는 사건

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4.2 확률 모형

4.2.2 확률분포

- 확률변수가 어떻게 움직이는지를 나타낸 것

- 공정한 주사위

- 불공정한 주사위

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4.2 확률 모형

4.2.2 확률분포

- 파이썬으로 불공정한 주사위의 확률분포를 구하는 실험

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4.2 확률 모형

4.2.2 확률분포

- 도수분포표와 히스토그램

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4.2 확률 모형

4.2.2 확률분포

- 도수분포표와 히스토그램

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4.2 확률 모형

4.2.2 확률분포

- 10000번 시행했을 때의 히스토그램은 실제의 확률분포에 가까워짐

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4.3 추측통계의 확률

계급폭을 1점으로 하는 히스토그램

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4.3 추측통계의 확률

69점을 얻은 학생은 전교생의 0.04(4%)이므로 무작위추출을 수행하면

4%의 확률로 69점이라는 표본 데이터 획득

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4.3 추측통계의 확률

무작위추출은 확률분포를 따르는 확률변수의 시행

무작위추출로 얻은 표본 데이터가 89점

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4.3 추측통계의 확률

시행 횟수를 늘리면 주사위의 상대도수는 실제의 확률분포에 가까워짐

무작위추출에서도 표본의 크기가 커지면, 표본 데이터의 상대도수는

실제의 확률분포에 근사

무작위추출로 샘플 사이즈가 10000인 표본 추출

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4.3 추측통계의 확률

히스토그램이 실제의 점수 분포에 가까운 형태

표본 크기가 커지면 실제의 분포에 수렴

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4.3 추측통계의 확률

표본크기가 20인 표본을 추출하여 표본평균을 계산하는 작업을

10000번 수행

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4.3 추측통계의 확률

표본평균은 모평균을 중심으로 분포

=> 무작위추출에 의한 표본평균으로 모평균 추측 가능

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확인 문제 — 모집단·표본과 확률의 기본

시험에 이런 형태로 나올 수 있는 문제입니다. 문제를 띄우면 답 장으로 넘기기 전에 먼저 손으로 풀어 보세요.

  1. 1모집단·표본·표본크기를 짝지으시오
  2. 2복원추출인 것은?
  3. 3두 사건이 상호배반인가?
  4. 4불공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률은?

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Q1

모집단·표본·표본크기를 짝지으시오

전교생 400명의 평균 점수를 알고 싶어 무작위로 20명을 뽑아 점수를 조사했습니다.

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A1

모집단·표본·표본크기를 짝지으시오

모집단 = 전교생 400명, 표본 = 뽑힌 20명, 표본크기 = 20

모집단은 알고 싶은 대상 전체, 표본은 실제로 관측한 일부분입니다. 표본크기는 표본에 든 개체 수이므로 400 이 아니라 20 입니다. 400 은 모집단의 크기입니다.

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Q2

복원추출인 것은?

  1. 1반에서 반장·부반장을 한 명씩 뽑는다
  2. 2주머니에서 공을 뽑아 색을 적고 다시 넣은 뒤 또 뽑는다
  3. 3로또 번호 6개를 뽑는다
  4. 4설문 대상 20명을 겹치지 않게 뽑는다

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A2

복원추출인 것은?

2번 — 뽑은 공을 도로 넣는다

복원추출은 뽑은 것을 되돌려 놓아 같은 것이 또 뽑힐 수 있는 방식입니다. 나머지는 한 번 뽑힌 것이 다시 뽑히지 않는 비복원추출입니다.

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Q3

두 사건이 상호배반인가?

주사위를 한 번 던집니다. 사건 A = '눈이 홀수', 사건 B = '눈이 2 이하'.

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A3

두 사건이 상호배반인가?

상호배반이 아니다 — 눈 1 이 두 사건에 모두 속한다

A = {1, 3, 5}, B = {1, 2} 이므로 눈 1 이 나오면 두 사건이 동시에 일어납니다. 상호배반은 동시에 일어날 수 없는 경우만 말합니다. B 를 '눈이 2 또는 4' 로 바꾸면 상호배반이 됩니다.

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Q4

불공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률은?

눈 x 가 나올 확률이 x/21 인 주사위입니다 (x = 1, …, 6).

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A4

불공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률은?

근원사건의 확률을 더한다

$$P(\text{짝수}) = \frac{2}{21} + \frac{4}{21} + \frac{6}{21} = \frac{12}{21} = \frac{4}{7}$$

12/21 = 4/7 ≈ 0.57

짝수 사건은 {2, 4, 6} 이고, 근원사건의 확률을 더하면 됩니다. 공정한 주사위라면 1/2 이지만, 이 주사위는 큰 눈일수록 잘 나와서 짝수 쪽이 조금 더 큽니다.

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Q&A

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