Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN KHOA TOÁN KINH TẾ BỘ MÔN TOÁN KINH TẾ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MICROSOFT EXCEL THỰC HÀNH LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ TOÁN TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ Tác giả: Bùi Dương Hải Hà Nội, 7 / 2016 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 1 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Mở đầu 1. Tính một số xác suất cơ bản 2. Minh họa một số quy luật phân phối xác suất thông dụng 3. Thống kê mô tả 4. Bảng thống kê nhiều chiều 5. Mô tả số liệu bằng đồ thị 6. Ước lượng tham số 7. Kiểm định tham số 8. Kiểm định phi tham số 9. Phân tích phương sai 10. Hồi quy tương quan www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 2 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán MỞ ĐẦU Phân loại Thống kê Thống kê mô tả Bảng biểu Đồ thị Thống kê tổng hợp Tr.bình, tr.vị, mốt Phương sai, độ lệch chuẩn, Phân vị, Hệ số nhọn, bất đối xứng, hệ số tương quan… Thống kê suy diễn Ước lượng tham số Ước lượng điểm: 𝑥, 𝑠 2 , 𝑓 Khoảng tin cậy: µ, σ2, p Kiểm định giả thuyết Tham số : µ = µ0 ; σ2 = σ02 p = p0 µX = µY ; σX2 = σY2 pX = pY Phi tham số Phân loại biến dùng trong thống kê Biến định tính - Qualitative Biến định lượng - Quantitative Biến định danh Nominal Biến thứ bậc Ordinal Biến đo lường – Cardinal (rời rạc, liên tục / khoảng, tỉ lệ) Liệt kê, nhóm đếm số lượng, tỉ lệ Liệt kê, nhóm đếm số lượng, tỉ lệ So sánh, xếp thứ tự Có thể Liệt kê, nhóm, đếm số lượng, tỉ lệ So sánh, xếp thứ tự Các phép toán học Các loại thống kê Các phân tích chéo, theo thời gian… Mã hóa thành các con số, không có đơn vị Đồ thị tròn, cột. Không thể chuyển thành định lượng Là con số có có đơn vị Tất cả các loại đồ thị Có thể chuyển thành định tính www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 3 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Excel và công cụ Data Analysis Toàn bộ tài liệu được viết dựa trên Microsoft Excel 2013. Để thực hiện các thao tác thống kê cơ bản, cần có Add-in “Data Analysis” trên thanh công cụ. Trước hết cần kiểm tra xem Excel đã cài công cụ Data Analysis hay chưa: Nhấn vào DATA để xem có Data Analysis Hình 1. Nếu chưa có, thực hiện cài Data Analysis như sau: Bước 1. File Options Hộp thoại Excel Options. Bước 2. Tại hộp thoại Excel Options Add-Ins Manage: Excel Add-ins Go Hộp thoại Add-Ins. Bước 3. Tại hộp thoại Add-Ins: Đánh dấu vào các lựa chọn: Analysis TookPak, Analysis ToolPak-VBA OK. *Lưu ý: Excel được sử dụng trong tài liệu này theo hệ Anh, dấu thập phân là dấu chấm “.” và ngăn cách giữa các đối tượng là dấu phảy “,”. Nếu Excel sử dụng hệ Pháp thì dấu thập phân là dấu “,” và ngăn cách các đối tượng là dấu chấm phảy “;”. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 4 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 1. TẠO MỘT SỐ CHUỖI NGẪU NHIÊN Để thực hiện mô phỏng các hiện tượng ngẫu nhiên trong kinh tế xã hội, có thể thực hiện việc tạo ra một số chuỗi giá trị ngẫu nhiên giả định. Excel cho phép tạo một số chuỗi ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân phối xác suất cơ bản, với số lượng chuỗi số và số lượng con số trong mỗi chuỗi là tùy ý. 1.1. Chọn một số ngẫu nhiên Trong nhiều trường hợp, để đảm bảo tính ngẫu nhiên khách quan, cần tìm một con số hoàn toàn ngẫu nhiên trong một khoảng cho trước, chẳng hạn chọn ngẫu nhiên một sinh viên trên danh sách của một lớp gồm 60 sinh viên. Hàm chọn ngẫu nhiên một giá trị nguyên trong đoạn [a, b] là: = RANDBETWEEN(a , b) Trong đó a, b là số thực bất kỳ, kết quả là các số có thể âm (nếu a < 0) và dương (nếu b > 0) Ví dụ 1.1: Để chọn ngẫu nhiên một sinh viên từ danh sách lớp gồm 60 sinh viên, có thể dùng hàm: = RANDBETWEEN(0,60) Xác suất để mỗi số nguyên trong đoạn [a ,b] được chọn là bằng nhau. Lệnh chọn lấy một số thực ngẫu nhiên trong đoạn [0,1] là : = RAND( ) 1.2. Tạo chuỗi số phân phối Không-một: A(p) Biến X phân phối Không-Một, hay phân phối Bernoulli: X ~ A(p) X = {0 , 1} với P(X = 1) = p và P(X = 0) = 1 – p E(X) = p và V(X) = p(1 – p) ; Ví dụ 1.2: Tạo một chuỗi gồm 20 con số rút từ biến phân phối A(p = 0.4), đặt vào cột đầu tiên của bảng tính, bắt đầu từ ô A2, làm như sau: DATA Data Analysis Hộp thoại [Data Analysis] Random Number Generation [Random Number Generation] Number of Variables: 1 Number of Random Numbers: 20 Distribution: Bernoulli Parameters p Value = 0.4 Random Seed (để trống)* Output options OK Output Range: A2 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 5 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 1.1 Kết quả sẽ hiển thị theo cột, gồm 20 con số 0 và 1 ngẫu nhiên. Kết quả sẽ khác nhau với mỗi lần thực hiện, do đó trong tài liệu này sẽ không đưa kết quả của thủ tục tạo chuỗi số ngẫu nhiên này. *Random seed: Nếu muốn tạo ra các chuỗi giống hệt như chuỗi tạo ra trước đó thì gõ số lần vào ô này. Ví dụ nếu gõ 4 thì nếu lặp lại 4 lần tiếp theo, chuỗi vẫn giống cũ. Nếu để trống thì các chuỗi tạo ra sẽ khác nhau 1.3. Tạo chuỗi phân phối Nhị thức: B(n, p) Biến X rời rạc, phân phối Nhị thức (Binary): X ~ B(n, p) X = {0, 1,…, n} với E(X) = np và V(X) = np(1 – p) ; Ví dụ 1.3: Tạo ra 2 chuỗi, mỗi chuỗi gồm 15 con số rút từ biến ngẫu nhiên gốc phân phối Nhị thức B(n = 10, p = 0,4), bắt đầu từ ô B2. Cách làm tương tự như chuỗi A(p), chỉ khác ở mục Distribution [Random Number Generation] www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 6 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Number of Variables: 2 Number of Random Numbers: 15 Distribution: Binomial Parameters Output options p Value = 0.4 Number of trials = 10 Output Range: B2 1.4. Tạo chuỗi phân phối Poisson: P() Biến X rời rạc, phân phối Poisson: X ~ P() X= {0, 1, 2, ….} với E(X) = và V(X) = Ví dụ 1.4: Tạo ra một chuỗi gồm 20 con số rút từ biến ngẫu nhiên gốc phân phối P( = 5), bắt đầu từ ô D2. [Random Number Generation] Number of Variables: 1 Number of Random Numbers: 20 Distribution: Poisson Parameters Lambda = 5 Output options Output Range: D2 1.5. Tạo chuỗi phân phối Đều: U(a, b) Biến X liên tục, phân phối Đều (Uniform): X ~ U(a, b) X (a, b) với E(X) = (a + b)/2 và V(X) = (b – a)2/12 1/(b – a) a b Ví dụ 1.5: Tạo 1 chuỗi, mỗi chuỗi 20 con số rút từ biến ngẫu nhiên gốc U(a = 0, b = 5), bắt đầu từ ô F2. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 7 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán [Random Number Generation] Number of Variables: 1 Number of Random Numbers: 20 Distribution: Uniform Parameters Between 0 and 5 Output options Output Range: F2 1.6. Tạo chuỗi phân phối Chuẩn: N(, σ2) Biến X liên tục, phân phối Chuẩn (Normal): X ~ N(, σ2) X (–, +) với E(X) = và V(X) = σ2 P( – 3σ < X < + 3σ) = 0.9975 –3σ P( – 4σ < X < + 4σ) 1 + 3σ Ví dụ 1.6: Tạo 2 chuỗi, mỗi chuỗi 10 con số rút từ biến ngẫu nhiên gốc N( = 15, σ2 = 42), bắt đầu từ ô G2. [Random Number Generation] Number of Variables: 2 Number of Random Numbers: 10 Distribution: Normal Parameters Mean = 15 Standard deviation = 4 Output options Output Range: G2 Bài tập Bài 1.1. (a) Tạo ra một chuỗi chứa 10 phần tử phân phối Không-một với p = 0.5. Trong chuỗi đó có bao nhiêu phần tử bằng 1? www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 8 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán (b) Tạo 10 chuỗi, mỗi chuỗi 10 phần tử, phân phối Không-một với p = 0.5. Dùng hàm SUM để tính tổng các giá trị, cũng chính là tổng số phần tử bằng 1. Tỉ lệ phần tử bằng 1 so với tổng số bằng bao nhiêu? (c) Khi tăng số chuỗi và số phần tử trong câu (b), thì tỉ lệ phần tử bằng 1 gần với giá trị nào? Bài 1.2. Tạo hai chuỗi, mỗi chuỗi 10 phần tử, phân phối Nhị thức với n = 5 và p = 0.5. (a) Số lượng phần tử nhận các giá trị 0, 1, 2, 3, 4, 5 giữa hai chuỗi có bằng nhau không? (b) Dùng hàm AVERAGE để tính trung bình các giá trị của mỗi chuỗi. Trung bình của hai chuỗi có giống nhau không? (c) Tăng số lượng phần tử của chuỗi lên thành 100, khi đó trung bình của chuỗi xấp xỉ bằng bao nhiêu? Bài 1.3. Tạo ra 2 chuỗi, mỗi chuỗi 20 phần tử phân phối đều trong khoàng từ 4 đến 10. (a) Giá trị của các phần tử là số nguyên hay số thập phân. (b) Dùng hàm AVERAGE tính trung bình cộng của hai chuỗi và so sánh với nhau. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 9 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán BÀI 2. MỘT SỐ HÀM TÍNH XÁC SUẤT THÔNG DỤNG Excel tự động tính một số giá trị hàm xác suất thông dụng. Tại một ô bất kỳ trong bảng tính Excel, gõ hàm và giá trị các đối số, sẽ cho kết quả (làm tròn đến 4 số thập phân) 2.1. Biến ngẫu nhiên phân phối Nhị thức: B(n, p) Xác suất tại giá trị x: P( X x | n, p) , hàm : = BINOMDIST(x, n, p, 0) Hàm phân phối (tích lũy) xác suất tại x: P( X x | n, p) , hàm : = BINOMDIST(x, n, p, 1) 2.2. Biến ngẫu nhiên phân phối Poisson: P() Xác suất tại giá trị x: P( X x | ) , hàm : = POISSON(x, , 0) Hàm phân phối (tích lũy) xác suất tại x: P( X x | ) , hàm : = POISSON(x, , 1) 2.3. Biến ngẫu nhiên phân phối Chuẩn: N(, σ2) Hàm mật độ tại giá trị x: f ( x) , hàm: = NORMDIST(x, , σ, 0) Hàm phân phối tại giá trị x: F ( x) P( X x) , hàm: = NORMDIST(x, , σ, 1) Giá trị phân vị mức , kí hiệu x* : P(X < x* ) = , hàm: = NORMINV(, , σ ) Giá trị tới hạn mức , kí hiệu x : P(X > x ) = , hàm: = NORMINV(1 – , , σ ) Phân phối Chuẩn hóa: N(0,1) Giá trị tới hạn chuẩn hóa mức , kí hiệu u : hàm: = NORMINV(1 – , 0, 1) Do tính chất đối xứng nên giá trị u cũng có thể tính theo hàm: = – NORMINV( , 0, 1) 2.4. Biến ngẫu nhiên phân phối Khi-bình phương: 2(n) Giá trị xác suất P( 2 (n) x) , hàm: = CHIDIST(x , n) Hàm phân phối (tích lũy) xác suất: F 2 ( x) P( 2 (n) x) , hàm: = 1 – CHIINV( , n) Giá trị tới hạn mức : 2 (n) , hàm: = CHIINV( , n) 2.5. Biến ngẫu nhiên phân phối Student: T(n) Giá trị xác suất P(T (n) x) , hàm: = TDIST(x, n, 1) Hàm phân phối (tích lũy) xác suất FT ( x) P(T (n) x) , hàm: =1 – TDIST(x, n, 1) Giá trị xác suất P(T (n) x hoặc T (n) x) , hàm: = TDIST(x, n, 2) Cũng chính là 2P(T (n) > x) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 10 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Giá trị phân vị mức kí hiệu t(n)* : P(T (n) t( n )* ) , hàm: = T.INV( , n) Lưu ý: có dấu chấm “.” giữa T và INV Giá trị tới hạn mức /2 kí hiệu t( n/2) : P(T (n) t( n/2) ) / 2 ; hàm: = TINV(, n) Giá trị tới hạn mức : t( n ) , hàm: = TINV(2* , n) Do tính chất đối xứng nên giá trị tới hạn cũng tính bởi hàm: = –T.INV( , n) 2.6. Biến ngẫu nhiên phân phối Fisher: F(n1, n2) Giá trị xác suất P( F (n1 , n2 ) x) , hàm: =FDIST(x, n1, n2) Giá trị tới hạn mức : f( n1 ,n2 ) , hàm: = FINV( , n1, n2) Lưu ý: Với Excel 2013, trong các hàm trên, có thể có dấu chấm “.” trước chữ DIST, INV. Ngoại trừ hàm TINV và T.INV, các hàm khác không có sự khác biệt của kết quả. Ví dụ Quy luật Tính giá trị Hàm X ~ B(n = 5, p = 0,4) P(X = 3) = ? = BINOMDIST(3,5,0.4,0) 0.2304 P(X 3) = ? = BINOMDIST(3,5,0.4,1) 0.9130 P(X = 3) = ? = POISSON(3, 4, 0) 0.1954 P(X 3) = ? = POISSON(3, 4, 1) 0.4335 f (x = 12) = ? = NORMDIST(12, 10, 2, 0) 0.1210 F(x = 12) = P(X < 12) = ? = NORMDIST(12, 10, 2, 1) 0.8413 x*0.05: P(X < ?) = 0.05 = NORMINV(0.05, 10, 2) 6.7103 x0.05: P(X > ?) = 0.05 = NORMINV(0.95, 10, 2) 13.2897 u0.05 : P(U > ?) = 0.05 = NORMINV(0.95, 0,1) X ~ P( = 4) X ~ N( = 10, σ2 = 4) U ~ N( = 0, σ2 = 1) Kết quả 1.6449 = –NORMINV(0.05, 0,1) 2 ~ 2 (n 10) P(2 > 10) = ? = CHIDIST(12, 10) 0.2851 F(x = 10) = P(2 < 10) = ? = 1 – CHIDIST(12, 10) 0.7149 2 0.05 (10) = ? T ~ T(n = 10) = CHIINV(0.05, 10) 18.3070 P(T > 1) = ? = TDIST(1, 10, 1) 0.1704 F(x = 1) = P(T < 1) = ? = 1 – TDIST(1, 10, 1) 0.8286 P(T > 1 hoặc T < –1) = ? = TDIST(1, 10, 2) 0.3409 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 11 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán F ~ F(n1 = 10, n2 = 15) P(T < ?) = 0.05 = T.INV(0.05, 10) –1.8125 P(T < ?) = 0.95 = T.INV(0.95, 10) 1.8125 t0.05(10) = ? = TINV(0.1, 10) 1.8125 P(F > 2) = ? = FDIST(2, 10, 15) 0.1091 F(x = 2) = P(F < 2) = ? = 1 – FDIST(2, 10, 15) 0.8909 f0.05(10,15) = ? = FINV(0.05, 10, 15) 2.5437 Bài tập Bài 2.1. Sử dụng Excel tính các giá trị sau với X ~ B(n, p) : P( X 6 | n 10, p 0.24) P( X 5 | n 12, p 0.4) P( X 7 | n 15, p 0.4) Bài 2.2. Sử dụng Excel tính các bài toán sau, với X ~ P( ) ; P( X 6 | 10) P( X 5 | 6.2) P( X 5 | 7) Bài 2.3. Trên một chặng bay, biết rằng số hành khách hủy vé của các chuyến bay là biến ngẫu nhiên phân phối Poisson với trung bình là 5. Tính xác suất để trong một chuyến bay chọn ngẫu nhiên thì: (a) Có đúng 3 khách hủy vé (b) Có hơn 6 khách hủy vé (c) Có hành khách hủy vé Bài 2.4. Biết xác suất có lỗi khi in mỗi trang sách là đều bằng 0,004. Tính xác suất trong quyển sách 800 trang có: (a) Đúng 3 lỗi (b) Hơn 4 lỗi (c) Không có lỗi nào Bài 2.5. Cho X ~ N ( , 2 ) , tính các giá trị sau: (a) f ( x 10 | 12, 2 52 ) (b) P( X 10 | 12, 2 52 ) (c) P( X 11| 12, 2 52 ) (d) P(9 X 13| 12, 2 52 ) (e) Tìm a, sao cho P( X a | 12, 2 52 ) 0.4 (f) Tìm b, sao cho P( X b | 12, 2 52 ) 0.2 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 12 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bài 2.6. Sử dụng Excel giải bài toán sau: Biết kích thước sản phẩm phân phối chuẩn với trung bình là 50 mm, phương sai 64 mm2. (a) (b) (c) (d) (e) Tính xác suất một sản phẩm ngắn hơn 48 mm Tính xác suất một sản phẩm dài hơn 53 mm Tính tỉ lệ sản phẩm có kích thước trong khoảng 46 đến 52 mm Với xác suất 0,95 thì kích thước sản phẩm tối đa bao nhiêu? Với xác suất 0,8 thì kích thước sản phẩm tối thiểu bao nhiêu? Bài 2.7. Tính các giá trị sau và so sánh (a) (b) (c) (d) Giá trị tới hạn Student bậc tự do 10 mức 0.05 và mức 0.95 Giá trị tới hạn Student bậc tự do 20 mức 0.025 và mức 0.975 Giá trị tới hạn Student bậc tự do 20 mức 0.05 và bậc tự do 200 mức 0.05 Giá trị tới hạn Student bậc tự do 1000 mức 0.05 và giá trị tới hạn chuẩn mức 0.05 Bài 2.8. Tính các giá trị sau và so sánh (a) Giá trị tới hạn Khi-bình phương bậc tự do 10 mức 0.05 và mức 0.95 (b) Giá trị tới hạn Khi-bình phương bậc tự do 10 mức 0.025 và bậc tự do 100 mức 0.025 Bài 2.9. Tính các giá trị sau và so sánh (a) Giá trị tới hạn Fisher bậc tự do 10 và 20, mức 0.05; và bậc tự do 10 và 20, mức 0.95 (b) Giá trị tới hạn Fisher bậc tự do 10 và 20, mức 0.025; và bậc tự do 20 và 10, mức 0.975 (20,20) (20,20) (c) Tính nghịch đảo của f 0,95 và so sánh với f 0,05 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 13 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 3. HÀM THỐNG KÊ MÔ TẢ CƠ BẢN Số liệu thực hành trong tệp PROBSTAT2016.xlsx, trang tính DATA. Số liệu được lấy từ bộ số liệu VHLSS năm 2012, gồm 420 quan sát là 420 hộ gia đình ở Hà Nội, cả khu vực thành thị và nông thôn, gồm 5 biến, xếp theo cột từ A đến F; mỗi cột gồm dòng đầu là tên biến, các dòng từ 2 đến 421 là các giá trị quan sát. Các biến gồm: KV: mã hóa của khu vực, KV = 1 nếu ở Thành thị, KV = 2 nếu ở nông thôn Khu vực: Thành thị và Nông thôn Số người: Tổng số người trong hộ gia đình Thu nhập: Tổng thu nhập của hộ gia đình (đơn vị: triệu đồng) “ Chi tiêu: Chi cho tiêu dùng thường xuyên (đơn vị: triệu đồng) Chi ăn uống: Chi cho các khoản ăn và uống (đơn vị: triệu đồng) Bảng 3.1 1 2 3 4 419 420 421 A KV 1 1 1 B Khu vực Thành thị Thành thị Thành thị C D E F Số người Thu nhập Chi tiêu Chi ăn uống 3 130.8 160.1 147.1 5 343.0 301.0 258.1 5 112.6 316.3 248.5 2 Nông thôn 2 Nông thôn 2 Nông thôn 4 2 3 89.9 11.4 100.2 77.0 20.6 56.1 62.1 13.4 45.7 Trong các phần sau, khi dùng thuật ngữ “mảng” (array) sẽ được hiểu là một khu vực hình chữ nhật, được xác định bởi ô đầu tiên (trên cùng bên trái) và ô cuối cùng (dưới cùng bên phải) cách nhau bởi dấu hai chấm “:”. Ví dụ: A1:B3; A1:A421; A1: F421. 3.1. Đếm số quan sát Hàm COUNT đếm số lượng ô có số liệu trong mảng, có dạng: COUNT(mảng) Ví dụ: Đếm số ô có giá trị của biến KV (trừ dòng đầu): = COUNT(A2:A421) Đếm số ô có giá trị từ ô A2 đến ô F421: = COUNT(A2: F421) Hàm COUNTIF đếm số lượng quan sát thỏa mãn điều kiện có dạng: = COUNIF(mảng, điều kiện) Ví dụ: Đếm số quan sát của biến KV nhận giá trị bằng 1: = COUNTIF(A2: A421, 1) Đếm số hộ ở khu vực thành thị: Chính là đếm số quan sát của KV nhận giá trị bằng 1, hoặc số quan sát của biến Khu vực nhận giá trị là “Thành thị”: = COUNTIF(B2: B421, “Thành thị”) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 14 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Đếm số hộ có trên 4 người, hay biến Số người > 4: = COUNTIF(C2:C421, “>4”) Đếm số hộ có dưới 5 người: = COUNTIF(C2:C421, “< 5”) Đếm số hộ có số người khác 5: = COUNTIF(C2:C421, “< > 5”) Đếm số hộ có số người từ 4 đến 6: qua phép trừ: = COUNTIF(C2:C421, “<=6”) – COUNIF(C2:C421, “<4”) Hàm COUNTIFS đếm số quan sát thỏa mãn nhiều điều kiện: = COUNTIFS(mảng 1, điều kiện 1, mảng 2, điều kiện 2,…) Ví dụ: Đếm số hộ ở thành thị có từ 4 người trở lên: = COUNTIFS(B2:B421, “Thành thị”, C2:C421, “>=4”) Hàm RANK cho biết hạng của một giá trị x, nghĩa là nếu số liệu xếp theo thứ tự tăng dần thì giá trị x đó đứng số thứ tự bao nhiêu trong mảng, có dạng: RANK(x, mảng, 1). Do đó RANK – 1 chính là số quan sát có giá trị nhỏ hơn x. Nếu xét theo thứ tự giảm dần thì dùng RANK(x, mảng, 0) Ví dụ: Xét biến Số người, nếu xếp theo thứ tự tăng dần thì hộ gia đình có 2 người đứng ở vị trí thứ bao nhiêu: = RANK(2, C2:C421,1) Kết quả là 23, nghĩa là có 22 hộ gia đình có số người nhỏ hơn 2. Bảng kết quả xếp hạng với biến Số người Bảng 3.2 Số người RANK 1 1 2 23 3 77 4 155 5 294 6 368 7 401 8 413 9 417 Ý nghĩa: Khi xếp theo thứ tự tăng dần của Số người thì: Số 1 xếp đầu tiên: hộ gia đình ít nhất là 1 người Số 2 xếp ở vị trí thứ 23, có 22 hộ ít hơn 2 người Số 3 xếp ở vị trí thứ 77, có 76 hộ ít hơn 3 ngời … Số 9 xếp ở vị trí thứ 417, có 416 hộ ít hơn 9 người, có 4 hộ có 9 người 3.2. Tính tổng Hàm SUM tính tổng giá trị các con số: SUM(mảng cần tính tổng = mảng*) Ví dụ: Tổng số người trong các hộ gia đình trong mẫu: Tổng thu nhập của các hộ gia đình trong mẫu: = SUM(C2:C421) = SUM(D2:D421) Hàm SUMIF tính tổng giá trị có điều kiện: SUMIF(mảng*, điều kiện) hoặc SUMIF(mảng 1, điều kiện, mảng*) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 15 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Ví dụ: Tính tổng số người chỉ với những hộ từ 4 người trở lên: = SUMIF(C2:C421, “>=4”) Tính tổng thu nhập chỉ với những hộ từ 4 người trở lên: =SUMIF(C2:C421,“>=4”, D2:D421) Hàm SUMIFS tính tổng với nhiều điều kiện: SUMIFS(mảng*, mảng 1, điều kiện 1, mảng 2, điều kiện 2…) Ví dụ: Tính tổng Thu nhập với những hộ ở Thành thị và có từ 4 người trở lên: = SUMIFS(D2:D421, A2:A421, 1, C2:C421, “>=4” ) Hàm SUMSQ tính tổng bình phương các giá trị: SUMSQ(mảng) Ví dụ: Tổng bình phương biến Số người: = SUMSQ(C2:C421) 3.3. Các cực trị Hàm MIN và MAX cho giá trị nhỏ nhất và lớn nhất: MIN(mảng) và MAX(mảng) Ví dụ: Mức Thu nhập thấp nhất trong các hộ gia đình: = MIN(D2:D421) = 5.5 Mức Thu nhập cao nhất trong các hộ gia đình: = MAX(D2:D421) = 782.5 Suy ra khoảng biến thiên: = MAX(D2:D421) – MIN(D2:D421) 3.4. Các thống kê về xu thế trung tâm (central tendency) Gồm Trung bình, Trung vị, Mốt. Trung bình trong hầu hết các trường hợp là Trung bình cộng. Ngoài ra còn trung bình nhân và trung bình điều hòa. Với số liệu Trung bình cộng (mean): Trung vị (median): xd là giá trị của phần tử nằm ở giữa Mốt (mode): x0 là giá trị xảy ra nhiều lần nhất Trung bình nhân (geometric mean) : Trung bình điều hòa (harmonic mean): www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 16 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hàm AVERAGE tính trung bình cộng x : AVERAGE(mảng) Ví dụ: Trung bình cộng của Số người trong các hộ gia đình = AVERAGE(C2:C421) = 3.905 Trung bình cộng của Thu nhập: = AVERAGE(D2:D421) = 140.035 Tương tự hàm SUM, hàm AVERAGE cũng có điều kiện: AVERAGEIF và AVERAGEIFS Ví dụ: Trung bình cộng của Thu nhập với hộ có trên 4 người: = AVERAGEIF(C2:C421, “>4”, D2:D421) = 194.3 Trung bình cộng của Thu nhập với hộ có trên 4 người và ở Thành thị: = AVERAGEIFS(D2:D421, C2:C421, “>4”, B2:B421, “Thành thị”) = 263.77 Hàm MEDIAN tính trung vị xd : MEDIAN(mảng) Ví dụ: Trung vị của Số người trong mẫu: = MEDIAN(C2:C421) = 4 Trung vị của Thu nhập: = MEDIAN(D2:D421) = 111.1 Hàm MODE tính mốt x0: MODE(mảng) Ví dụ: Mốt của Số người: = MODE(C2:C421) = 4 Mốt của Thu nhập: = MODE(D2:D421) = 215.8 Có thể phân tích độ lệch của phân phối giá trị biến qua việc so sánh ba giá trị Trung bình, Trung vị, Mốt qua hình minh họa sau: Nếu Trung bình < Trung vị < Mốt: phân phối lệch trái, hệ số bất đối xứng âm: đa số các giá trị là lớn, một số ít giá trị rất nhỏ kéo đuôi của phân phối về bên trái. Nếu Trung bình = Trung vị = Mốt: phân phối đối xứng, hệ số bất đối xứng gần 0, đa số các giá trị tập trung vào giữa, phân phối ra hai bên đều nhau. Nếu Mốt < Trung vị < Trung bình: phân phối lệch phải, hệ số bất đối xứng dương, đa số các giá trị là nhỏ, một số ít giá trị rất lớn kéo đuôi của phân phối về bên phải Hình 3.1 Trung bình < Tr.vị < Mốt Hệ số bất đối xứng < 0 Phân phối lệch trái (lệch âm) Trung bình = Tr.vị = Mốt Hệ số bất đối xứng = 0 Đối xứng, hình chuông Phân phối chuẩn Mốt < Tr.vị < Trung bình Hệ số bất đối xứng > 0 Phân phối lệch phải (lệch dương) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 17 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hàm GEOMEAN tính trung bình nhân x : GEOMEAN(mảng) Ví dụ: Trung bình nhân của Thu nhập: = GEOMEAN(D2:D421) = 106.008 Tính chất: logarit(trung bình nhân) = trung bình cộng(logarit) Hàm HARMEAN tính trung bình điều hòa x : HARMEAN(mảng) Ví dụ: Trung bình điều hòa của Thu nhập: = HARMEAN(D2:D421) = 70.16 Tính chất: nghịch đảo(trung bình điều hòa) = trung bình cộng(nghịch đảo) 3.5. Các phân vị (quantile) Với số liệu 3 tứ phân vị (quartile) Q1, Q2, Q3 chia số liệu thành 4 phần với số phần tử bằng nhau Tứ phân vị thứ hai bằng trung vị: Q2 = xd 99 bách phân vị (percentile) chia số liệu thành 100 phần với số phần tử bằng nhau Hàm QUARTILE tính các tứ phân vị: QUARTILE(mảng, j) với j = 1, 2, 3 Ví dụ: các tứ phân vị của Thu nhập Tứ phân vị thứ nhất Q1 : = QUARTILE(D2:D421, 1) = 66.425 Tứ phân vị thứ hai Q2: = QUARTILE(D2:D421, 2) = 111.1 = Trung vị Tứ phân vị thứ ba Q3: = QUARTILE(D2:D421, 3) = 185.775 Như vậy số lượng hộ gia đình trong 4 khoảng: (Min Q1), (Q1 Q2), (Q2 Q3), (Q3 Max) là bằng nhau và bằng 420 / 4 = 105. Hàm PERCENTILE tính các bách phân vị: PERCENTILE(mảng, j) với j = 0.01, 0.02,…, 0.99 Ví dụ: các bách phân vị của Thu nhập Bách phân vị thứ nhất P1 : = PERCENTILE(D2:D421, 0.01) = 9.342 Bách phân vị thứ 25: P25 : = PERCENTILE(D2:D421, 0.25) = Q1 Bách phân vị thứ 50: P50 : = PERCENTILE(D2:D421, 0.5) = Q2 = Trung vị Trong nhiều trường hợp, cần chia số liệu thành những khoảng với số lượng phần tử bằng nhau, và số lượng khoảng có thể là 3, 4, 5,…, 10 thì có các khái niệm: Tam phân vị (tercile); Tứ phân vị (quartile), Ngũ phân vị (quintile), Lục phân vị (sextile), Thất phân vị (septile), Bát phân vị (octile), Thập phân vị (decile). Trong đó tứ phân vị và ngũ phân vị thường được dùng trong phân tích so sánh kinh tế. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 18 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Chẳng hạn muốn phân chia các hộ gia đình theo mức độ thu nhập bình quân đầu người, nếu sử dụng tứ phân vị, có thể chia thành bốn nhóm với số lượng bằng nhau: Nghèo – Trung bình thấp – Trung bình cao – Giàu. Nếu dùng ngũ phân vị có thể chia thành năm nhóm: Nghèo – Trung bình thấp – Trung bình – Trung bình cao – Giàu. 3.6. Các thống kê về độ phân tán (variability) Với số liệu Tổng bình phương sai lệch (sum squared Deviation): Phương sai mẫu (sample variance): Phương sai tổng thể (population variance): Độ lệch chuẩn (standard deviation): Khoảng tứ phân vị (interquartile range): Hệ số biến thiên (coefficient of variation): Trung bình sai lệch tuyệt đối (average absolute deviation) ; IQR = Q3 – Q1 Hàm DEVSQ tính tổng bình phương sai lệch SS: DEVSQ(mảng) Ví dụ: Tổng bình phương sai lệch của Thu nhập: = DEVSQ(D2:D421) = 5113997.07 Hàm VAR tính phương sai mẫu s2: VAR(mảng) Ví dụ: Phương sai của Thu nhập: = VAR(D2:D421) = 12205.244 Hàm STDEV tính độ lệch chuẩn mẫu s: STDEV(mảng) Ví dụ: Độ lệch chuẩn của Thu nhập: = STDEV(D2:D421) = 110.477 *Lưu ý: nếu dùng hàm VAR.P và STDEV.P thì Excel hiểu số liệu là tổng thể, do đó tính theo công thức phương sai và độ lệch chuẩn tổng thể (chia cho n chứ không phải n – 1) Hàm AVEDEV tính trung bình sai lệch tuyệt đối: AVEDEV(mảng) Ví dụ: Trung bình sai lệch tuyệt đối của Thu nhập: = AVEDEV(D2:D421) = 80.685 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 19 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Excel không tính sẵn Hệ số biến thiên hay Khoảng tứ phân vị nhưng có thể thực hiện qua các phép tính. Hệ số biến thiên đo độ phân tán tương đối của biến, đơn vị là %. Tính hệ số biến thiên (mẫu) bằng cách lấy độ lệch chuẩn chia cho trung bình và nhân với 100: = STDEV(mảng)/ABS(AVERAGE(mảng)*100 Khoảng tứ phân vị thể hiện độ rộng của khoảng chứa 50% giá trị của biến nằm ở giữa, là khoảng cách giữa tứ phân vị thứ ba và tứ phân vị thứ nhất: = QUARTILE(mảng, 3) – QUARTILE(mảng, 1) Các Tứ phân vị có thể dùng kết hợp với giá trị nhỏ nhất, lớn nhất để thể hiện sự phân bố của giá trị các biến. Năm giá trị xếp theo thứ tự: Min < Q1 < Q2 < Q3 < Max được thể hiện trên đồ thị, gọi là đồ thị hộp (box-plot). Ngoài ra có thể thêm hai giá trị ngoại lệ kí hiệu là O1 và O2 với công thức như sau: O1 = Q1 – 1.5IQR và O1 = Q3 + 1.5IQR Nhìn vào các vị trí của năm giá trị cơ bản, có thể nhận xét về phân phối của số liệu. Hình 3.2 Min Q1 Q2 Q3 Max Lệch phải Lệch trái O1 O2 Đối xứng IQR 3.7. Các thống kê về dạng phân phối Với số liệu Hệ số bất đối xứng (skewness): Hệ số nhọn (kurtosis): hoặc hệ số nhọn: www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 20 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hàm SKEW tính hệ số bất đối xứng Sk: SKEW(mảng) Sk < 0: Phân phối lệch trái, đuôi kéo dài về bên trái Sk = 0: Phân phối đối xứng, hai đuôi bằng nhau, gần Chuẩn Sk > 0: Phân phối lệch phải, đuôi kéo dài về bên phải Độ lớn của Sk xét về trị tuyệt đối cho biết độ bất đối xứng của phân phối là nhiều hay ít, đuôi có kéo dài về một phía đến mức độ nào. Mức độ bất đối xứng của phân phối có thể đánh giá qua sự so sánh ba giá trị Trung bình, Trung vị, Mốt. Ví dụ: Hệ số bất đối xứng của Thu nhập: = SKEW(D2:D421) = 1.871 Hệ số bất đối xứng của Chi tiêu: = SKEW(E2:E421) = 1.949 Hai giá trị trên cho biết Thu nhập và Chi tiêu đều phân phối lệch phải, đa số các giá trị là nhỏ hơn trung bình, một số hộ có thu nhập và chi tiêu cao vượt hẳn lên kéo đuôi về bên phải. Độ lệch đuôi kéo về bên phải của Chi tiêu là lớn hơn so với Thu nhập. Hàm KURT tính hệ số nhọn K: KURT(mảng) Theo công thức tính hệ số nhọn a4 trong Giáo trình thì a4 sẽ vây quanh giá trị 3, a4 càng gần 3 độ nhọn càng gần với phân phối Chuẩn. Tuy nhiên trong Excel hệ số nhọn K được tính bằng a4 – 3, do vậy K của phân phối Chuẩn bằng 0, K càng lớn thì càng nhọn hơn Chuẩn. Khái niệm nhọn được hiểu là xác suất tập trung hơn hay ít tập trung hơn so với phân phối chuẩn. Ví dụ: Hệ số nhọn của Thu nhập: = KURT(D2:D421) = 5.119 Hệ số nhọn của Chi tiêu: = KURT(E2:E421) = 5.395 Hình 3.3 a4 < 3 a4 = 3 a4 > 3 K<0 K=0 K>0 *Excel tính hệ số Skewness và Kurtosis đã hiệu chỉnh, không hoàn toàn như công thức ở trên. Tuy nhiên hai giá trị không khác nhau đáng kể khi kích thước mẫu lớn Xét biến Chi tiêu, các thống kê mô tả như sau: Xu thế trung tâm: x = 103.9; xd = 81.5; x0 = 77.1 Năm điểm cơ bản: Min = 4.2; Q1 = 51.1; Q2 = 81.5; Q3 = 132.2; Max = 571.2 Độ phân tán: s2 = 6263; s = 79.1; CV = 76.2; IQR = 81.1 Dạng phân phối: Sk = 1.95; K = 5.4 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 21 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 3.4 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 x0 xd x Min Q1 Q2 Q3 Max Có thể thấy Chi tiêu có phân phối lệch phải rất lớn, giá trị lớn nhất lệch khỏi trung bình rất nhiều. 3.8. Các thống kê về mối liên hệ (relationship) Với số liệu theo cặp Hiệp phương sai (covariance): Hệ số tương quan (correlation): r = –1 : Tương quan tuyến tính âm: đường thẳng dốc xuống r<0 : Tương quan âm: xu thế dốc xuống r=0 : Không có tương quan: không liên hệ về thống kê r>0 : Tương quan dương: xu thế dốc lên r=1 : Tương quan tuyến tính dương: đường thẳng dốc lên www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 22 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 3.5 r = 0.5 r = 0.8 Tương quan dương Lỏng Chặt Tương quan âm r = – 0.5 Không tương quan r=0 Hàm COVAR tính hiệp phương sai của hai biến: COVAR(mảng 1, mảng 2) Ví dụ: Hiệp phương sai Thu nhập và Chi tiêu: = COVAR(D2:D421, E2:E421) = 7289.152 Hàm CORREL tính hệ số tương quan của hai biến: CORREL(mảng 1, mảng 2) Ví dụ: Hệ số tương quan của Thu nhập và Chi tiêu: = CORREL(D2:D421, E2:E421) = 0.8357 Tổng hợp các hàm thống kê cơ bản của mẫu như sau: Bảng 3.3 Ý nghĩa Đếm số Đếm có điều kiện Tổng Trung bình Trung bình nhân Trung vị Mốt Tứ phân vị Bách phân vị Tổng b.phương sai lệch Phương sai Độ lệch chuẩn TB sai lệch tuyệt đối Hệ số bất đx Hệ số nhọn Hiệp phương sai Hệ số tương quan Hàm COUNT COUNTIF SUM AVERAGE GEOMEAN MEDIAN MODE QUARTILE j PERCENTILE j DEVSQ VAR STDEV AVEDEV SKEW KURT COVAR CORREL Ví dụ = COUNT(A2:A421) = COUNTIF(A2:A421, 1) = SUM(A2:A421) = AVERAGE(D2:D421) = GEOMEAN(D2:D421) = MEDIAN(D2:D421) = MODE(D2:D421) = QUARTILE(D2:D421, 1) = PERCENTILE(D2:D421, 0.05) = DEVSQ(D2:D421) = VAR(D2:D421) = STDEV(D2:D421) = AVEDEV(D2:D421) = SKEW(D2:D421) = KURT(D2:D421) = COVAR(D2:D421, E2:E421) = CORREL(D2:D421, E2:E421) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD Kết quả 420 138 657 142.0 106.0 111.1 215.8 66.425 25.19 5113997 12205.2 110.5 80.7 1.87 5.12 7289.2 0.8357 23 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 3.9. Tổng hợp các thống kê Công cụ Data Analysis tổng hợp các thống kê mô tả chính trong một bảng. Ví dụ: muốn tính các thống kê tổng hợp cho Thu nhập và Chi tiêu, dữ liệu từ D1 đến E421 (kể cả dòng đầu chứa tên biến) DATA Data Analysis Hộp thoại [Data Analysis] Descriptive Statistics Hình 3.6 [Descriptive Statistics] Input Range: D1:E421 Group by: Label in first row Dòng đầu là tên biến Output Range: M1 Kết quả đưa ra từ ô M1 Summary statistics Các thống kê tổng hợp OK Column Mảng giá trị để tính Số liệu theo cột www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 24 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 3.7 Bảng 3.4 Ý nghĩa Trung bình Sai số chuẩn Trung vị Mốt Độ lệch chuẩn Phương sai mẫu Hệ số nhọn Hệ số bất đối xứng Khoảng giá trị Nhỏ nhất Lớn nhất Tổng Số quan sát Thu nhập Mean Standard Error Median Mode Standard Deviation Sample Variance Kurtosis Skewness Range Minimum Maximum Sum Count 142.035 5.391 111.1 215.8 110.477 12205.244 5.119 1.871 777 5.5 782.5 59654.5 420 Chi tiêu 103.882 3.862 81.5 77.1 79.139 6262.989 5.395 1.949 567 4.2 571.2 43630.4 420 Bảng kết quả cho thấy các kết quả thống kê cơ bản nhất của biến. Bài tập Bài 3.1. Tính số hộ, và từ đó tính tỉ lệ tương ứng (a) Số hộ có 5 người trở lên (b) Số hộ có 5 người trở lên và ở thành thị www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 25 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán (c) Tỉ lệ hộ có 5 người trở lên trong số các hộ ở thành thị (d) Tỉ lệ hộ ở thành thị trong số hộ có từ 5 người trở lên Bài 3.2. Tính Trung bình của Chi tiêu của các hộ (a) (b) (c) (d) Có từ 5 người trở lên Ở nông thôn và có từ 5 người trở lên Ở thành thị và có thu nhập từ 200 trở lên Ở thành thị, có từ 4 người trở lên, thu nhập từ 200 trở lên Bài 3.3. Tính các thống kê cơ bản của biến Số người. Biến này có dạng phân phối thế nào? Bài 3.4. Với biến Thu nhập (a) (b) (c) (d) (e) Tính các thống kê cơ bản So sánh Trung bình, Trung vị và phán đoán dạng của phân phối Thu nhập lệch trái hay lệch phải? Tìm mức thu nhập mà 25% các hộ thu nhập ít hơn mức đó Mức thu nhập cận trên của 20% hộ có thu nhập cao nhất là bao nhiêu? Bài 3.5. Đặt biến TNBQ là Thu nhập bình quân đầu người (Thu nhập / số người) Tính các thống kê cơ bản: trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn. Độ dao động tương đối, đo bằng hệ số biến thiên là bao nhiêu %? TNBQ lệch trái hay phải? Nhọn hơn chuẩn hay không? Hộ có TNBQ trong nhóm 20% thấp nhất là nghèo. Xác định mức TNBQ để từ đó trở xuống gọi là nghèo. (e) Hộ có TNBQ trong nhóm 20% cao nhất là giàu. Mức TNBQ cận dưới của các hộ giàu là bao nhiêu? (a) (b) (c) (d) Bài 3.6. Đặt biến CTBQ là Chi tiêu bình quân đầu người (a) Tính các thống kê cơ bản. (b) Nhóm 50% có CTBQ nằm ở giữa của các hộ sẽ có mức CTBQ trong khoảng từ bao nhiêu đến bao nhiêu ? (c) So sánh độ biến động tuyệt đối và tương đối của TNBQ và CTBQ (d) Tính hệ số tương quan giữa TNBQ với CTBQ, so sánh hệ số này với hệ số tương quan giữa Thu nhập và Chi tiêu. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 26 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 4. BẢNG TỔNG HỢP NHIỀU CHIỀU Khi cần tính các thống kê như tần số, tần suất, trung bình, độ lệch chuẩn… của một biến trong các điều kiện khác nhau, có thể sử dụng bảng thống kê theo nhiều chiều. Chức năng PIVOT TABLE của Excel sẽ trợ giúp rất hiệu quả cho các công việc này 4.1. Tạo bảng Pivot Table Tại trang tính chứa dữ liệu VHLSS INSERT Pivot Table Hộp thoại [Create Pivot Table] Hình 4.1 [Create Pivot Table] Table/Range A1:F421 New Worksheet OK Trang tính mới, bên phải có thông tin: Pivot Table Fields với các biến, và phần định dạng cho bảng kết quả. Hình 4.2 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 27 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 4.2. Bảng tần số, tần suất một chiều Tính số lượng các hộ được phân chia theo Khu vực (Thành thị, Nông thôn) Đánh dấu Khu vực giữ chuột trái, kéo xuống góc COLUMNS giữ chuột trái, kéo tiếp xuống góc VALUES Excel tự động chuyển thành “Count of Khu vực” Hình 4.3 Được kết quả Bảng 4.1 Row Labels Nông thôn Thành thị Grand Total Count of Khu vực 237 183 420 Đổi sang tiếng Việt: Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng số Số hộ 237 183 420 Nhấn chuột vào “Count of Khu vực ” Hộp lựa chọn Value Field Settings… Có thể nhấn chuột phải vào con số 237 hoặc 183 trong bảng kết quả cũng xuất hiện hộp lựa chọn Value Field Settings… www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 28 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 4.4 [Value Field Settings] Show Values As % of Column Total Hình 4.5 Được kết quả Bảng 4.2 Row Labels Nông thôn Thành thị Grand Total Count of Khu vực 56.43% 43.57% 100.00% Đổi sang tiếng Việt: Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng số Tỉ lệ www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 56.43% 43.57% 100.00% 29 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 4.3. Bảng tần số, tần suất theo số liệu gộp nhóm Thực hiện tương tự với biến Số người. Lưu ý vì biến Khu vực là biến định danh nên Excel tự động tính tần số, còn biến Số người là biến định lượng nên Excel tự động tính Tổng. Do đó thông tin trong khu vực VALUES là “Sum of Số người” do đó bảng kết quả không phải tần số. Để hiển thị bảng tần số, thực hiện đổi như sau: [Value Field Settings] Summarize Value By… Count Bảng 4.3 Row Labels 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Grand Total Sum of Số người 22 108 234 556 370 198 84 32 36 1640 Đổi từ bảng tổng số người sang bảng tổng số hộ Row Labels 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Grand Total Count of Số người 22 54 78 139 74 33 12 4 4 420 Muốn gộp các gia đình thành 3 nhóm với số người là [1 – 3] ;[4 – 6]; [7 – 9], cần thay đổi định dạng của cột bên trái. Chuột phải vào ô bất kỳ của cột Row Labels Hộp lựa chọn Group Hộp thoại Grouping [Grouping] Starting at 1 Ending at 9 By: 3 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 30 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 4.6 Được kết quả Bảng 4.4 Row Labels 1-3 4-6 7-9 Grand Total Count of Số người 154 246 20 420 Hoặc đổi sang tỉ lệ % Row Labels 1-3 4-6 7-9 Grand Total Count of Số người 36.67% 58.57% 4.76% 100.00% 4.4. Bảng tần số, tần suất hai chiều Tính số hộ vả tỉ lệ hộ phân chia theo Số người (theo dòng) và Khu vực (theo cột) Thực hiện tương tự trên, kéo biến Khu vực vào ô COLUMN của bảng Pivot Table Hình 4.7 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 31 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Được kết quả Bảng 4.5 Count of Số người Row Labels 1-3 4-6 7-9 Grand Total Column Labels Nông thôn Thành thị Grand Total 85 69 154 137 109 246 15 5 20 237 183 420 Để dễ hiểu, đổi sang tiếng Việt như sau Tần số hộ gia đình Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn 85 137 15 237 Thành thị Tổng 69 109 5 183 154 246 20 420 Tuy nhiên, khi đổi kết quả sang dạng tỉ lệ %, cần lưu ý có 3 loại chia tỉ lệ % Tỉ lệ % Theo tổng số Theo cột Theo hàng Ý nghĩa Tỉ lệ trên tổng 420 hộ Tỉ lệ trong các hộ theo Khu vực Tỉ lệ trong các hộ theo Số người Ví dụ với ô đầu tiên = (85 / 420)100% = 20.24% = (85 / 237)100% = 35.86% = (85 / 154)100% = 55.19% [Value Field Settings] Show Values As % of Grand Total Bảng 4.6 Tỉ lệ % Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 20.24% 16.43% 36.67% 32.62% 25.95% 58.57% 3.57% 1.19% 4.76% 56.43% 43.57% 420 [Value Field Settings] Show Values As % of Column Total Bảng 4.7 Tỉ lệ % Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 35.86% 37.70% 36.67% 57.81% 59.56% 58.57% 6.33% 2.73% 4.76% 100.00% 100.00% 100.00% www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 32 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán [Value Field Settings] Show Values As % of Row Total Bảng 4.8 Tỉ lệ % Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 55.19% 44.81% 100.00% 55.69% 44.31% 100.00% 75.00% 25.00% 100.00% 56.43% 43.57% 100.00% 4.5. Bảng thống kê nhiều chiều Muốn tính các tiêu chí thống kê, như Trung bình, Phương sai, Độ lệch chuẩn,…, của một biến (chẳng hạn Thu nhập) theo các trường hợp khác nhau (như Khu vực, Số người), có thể thực hiện như sau: [PivotTable Fields] ROWS: Số người COLUMNS: Khu vực VALUES: Thu nhập Thay đổi các thống kê được tính trong hộp thoại Value Field Settings Các hàm thống kê được tính Count: Sum: Average: Max Min Product Count Numbers StdDev SedDevp Var Varp Tần số Tổng số Trung bình cộng Giá trị lớn nhất Giá trị nhỏ nhất Tích số Tổng số giá trị khác nhau Độ lệch chuẩn (mẫu) Độ lệch chuẩn (tổng thể) Phương sai (mẫu) Phương sai (tổng thể) Ví dụ: Xét biến Thu nhập, phân tích theo Khu vực, Số người Thống kê về trung bình Bảng 4.9 Average of Thu nhập Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 56.51 151.55 99.09 113.70 222.42 161.87 204.22 302.02 228.67 98.92 197.87 142.03 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 33 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Thống kê về độ lệch chuẩn Bảng 4.10 StdDev of Thu nhập Số người 1-3 4-6 7-9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 37.96 138.11 107.32 66.18 109.14 103.01 98.73 110.67 107.93 71.38 126.24 110.48 Có thể tạo bảng nhiều chiều hơn để phân tích. Ví dụ: Lập bảng thống kê trung bình của chi tiêu với các hộ gia đình được chia theo các tiêu chí: Khu vực (thành thị, nông thôn), Thu nhập (theo nhóm khoảng cách 200), Số người (theo nhóm khoảng cách là 3) Đổi các chữ tiếng Anh sang tiếng Việt, có bảng sau: Bảng 4.11 Trung bình của Chi tiêu Thu nhập Nông thôn 0-200 200-400 400-600 Thành thị 0-200 200-400 400-600 600-800 Tổng Số người 1-3 45.16 45.16 117.31 84.21 207.00 380.10 438.95 77.49 4-6 74.98 70.32 107.64 165.90 167.07 127.21 186.19 309.08 7-9 130.82 112.15 152.25 151.60 250.38 137.00 188.60 368.85 115.79 160.71 Tổng 67.82 61.97 122.51 161.13 150.58 105.02 189.09 330.88 438.95 103.88 Những ô trống thể hiện không có hộ gia đình nào thỏa mãn các tiêu chí đó, chẳng hạn không có hộ nào có 1–3 người ở Nông thôn có thu nhập trên 200; không hộ nào có từ 4 người trở lên ở Thành thị thu nhập từ 600 trở lên. Trong phân tích, việc thống kê theo Thu nhập và Chi tiêu của hộ có thể không thích hợp bằng phân thích theo Thu nhập bình quân đầu người và Chi tiêu bình quân đầu người. Do đó với biến TNBQ và CTBQ là Thu nhập/người và Chi tiêu/người, có bảng thống kê sau: www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 34 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Thống kê Trung bình của Chi tiêu/người theo Khu vực và Số người: Bảng 4.12 Trung bình của TNBQ Số người 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tổng Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng 23.09 60.80 33.37 29.00 59.13 41.28 23.23 60.90 43.03 25.45 48.25 35.46 25.60 50.41 37.67 21.99 47.17 31.15 28.16 27.64 28.07 30.10 52.28 35.65 20.54 39.16 29.85 25.27 52.86 37.29 Thống kê Trung bình của hai biến Thu nhập/người, Chi tiêu/người theo Khu vực và Số người Bảng 4.13 Khu vực Số người Nông thôn 1-3 4-6 7-9 Thành thị 1-3 4-6 7-9 Tổng Trung bình của TNBQ 25.27 25.38 24.96 27.53 52.86 60.33 48.85 37.18 37.29 Trung bình của CTBQ 17.94 20.17 16.60 17.52 40.22 46.21 36.87 30.66 27.65 Thống kê Trung bình của Chi tiêu/người theo Khu vực, Thu nhập/người, và Số người Bảng 4.14 Trung bình của CTBQ Khu vực TNBQ Nông thôn 0-100 100-200 Thành thị 0-100 100-200 200-300 Tổng Số người 1-3 20.17 20.17 46.21 37.52 82.05 177.99 31.83 4-6 7-9 Tổng 16.60 17.52 17.94 16.52 17.52 17.89 28.50 28.50 36.87 30.66 40.22 36.19 30.66 36.50 73.29 79.13 177.99 25.58 20.80 27.65 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 35 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Có thể tạo các bảng với nhiều chiều, nhiều lớp hơn, tuy nhiên khi đó việc đọc kết quả cũng không đơn giản. Thông thường bảng có 2 chiều, bảng 3 chiều nên hạn chế. Bài tập Bài 4.1. Lập bảng tần số, tỉ lệ của các hộ ứng với các giá trị của biến Số người (a) Trong toàn bộ mẫu (b) Phân chia theo khu vực nông thôn, thành thị Bài 4.2. Lập bảng tần số của các hộ phân chia theo hai tiêu chí: khu vực và Chi tiêu (phân thành 3 nhóm). Lập bảng tỉ lệ phân chia theo ba cách: (a) Trong tổng số (b) Theo từng khu vực (c) Theo từng nhóm chi tiêu Bài 4.3. Lập bảng tần số và tần suất của các hộ phân chia theo hai tiêu chí: Thu nhập (phân thành 3 nhóm) và Chi tiêu (phân thành 3 nhóm) Bài 4.4. So sánh Chi cho ăn uống của các hộ khi phân chia theo các nhóm Thu nhập (phân thành 4 nhóm) qua các thống kê: (a) Trung bình (b) Phương sai Bài 4.5. So sánh trung bình và phương sai của Chi cho ăn uống khi phân chia các hộ gia đình theo hai tiêu chí là Khu vực và Thu nhập (phân thành 4 nhóm) Bài 4.6. So sánh trung bình của Chi tiêu bình quân đầu người của các hộ khi phân chia các hộ gia đình theo hai tiêu chí: (a) (b) (c) (d) Khu vực và Số người (phân thành 3 nhóm) Khu vực và Thu nhập (phân thành 3 nhóm) Số người (phân thành 3 nhóm) và Thu nhập (phân thành 3 nhóm) Khu vực và Thu nhập bình quân đầu người (phân thành 3 nhóm) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 36 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 5. MÔ TẢ SỐ LIỆU BẰNG ĐỒ THỊ Mỗi loại biến sẽ có cách thể hiện bằng đồ thị khác nhau, tùy theo đặc tính của biến và mục đích sử dụng. Thông thường đồ thị tròn dành cho các biến định tính, hoặc biến định lượng khi được phân chia thành các nhóm. Trong Excel, đồ thị thường được sử dụng với các bảng số liệu tổng hợp, 5.1. Đồ thị tròn (pie chart) Ví dụ 5.1: Với số liệu tần số sau Bảng 5.1 Khu vực Nông thôn Thành thị Tổng Tần số 237 183 420 INSERT Charts Hình đồ thị tròn (Pie chart) hoặc Recommended Charts và lựa chọn đồ thị tròn Hình 5.1 Hình 5.2 Chart Title Nông thôn www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD Thành thị 37 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Nhấn chuột phải vào các phần trên đồ thị để sửa đổi, có thể tạo thành các đồ thị với hình thức đẹp hơn, hiển thị nhiều thông tin hơn, tùy vào mục đích sử dụng và sở thích của người dùng. Hình 5.3 Cơ cấu hộ gia đình theo Khu vực Phân bố theo khu vực 56% 44% 56% 44% Nông thôn Nông thôn Thành thị Thành thị 5.2. Đồ thị cột (column chart) Đồ thị cột có thể dùng cho số liệu định tính và định lượng, có thể là cột dọc (column chart) hoặc cột ngang (bar chart), cột với trong hệ tọa độ 2 chiều hoặc 3 chiều. Ví dụ 5.2: Với số liệu về tần số của Số người trong các hộ gia đình Bảng 5.2 Số người Tần số 1 22 2 54 3 78 4 139 5 74 6 33 7 12 8 4 9 Tổng 4 420 Hình 5.4 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 38 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 5.5 Phân bố số người trong hộ gia đình Chart Title 160 140 120 100 80 60 40 20 0 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 139 78 33 22 1 9 74 54 12 2 3 4 5 6 7 4 4 8 9 Đồ thị cột so sánh Ví dụ 5.3: Đồ thị Thu nhập trung bình của hộ gia đình theo Số người và Khu vực, theo hai cách so sánh Bảng 5.3 Trung bình của TN Số người 1-2 3-4 5-6 7-9 Chung Khu vực Nông thôn Thành thị Chung 46.37 105.95 68.32 91.47 188.87 137.25 129.41 259.79 187.90 204.22 302.02 228.67 98.92 197.87 142.03 Khi muốn so sánh về Thu nhập giữa Nông thôn và Thành thị trong từng Nhóm tuổi, tức là xét thành 4 cụm đồ thị tương ứng với 4 nhóm tuổi, trong mỗi cụm gồm 3 cột thể hiện Nông thôn – Thành thị - Chung, đồ thị như sau: Hình 5.6 Thu nhập theo Số người và Khu vực 350 302 300 260 250 189 200 137 150 100 50 188 106 68 46 229 204 129 91 0 1-2 3-4 Nông thôn 5-6 Thành thị 7-9 Chung www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 39 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Khi muốn so sánh về Thu nhập giữa các Nhóm tuổi trong từng Khu vực, tức là xét thành 3 cụm đồ thị tương ứng với 3 trường hợp Nông thôn – Thành thị - Chung; trong mỗi cụm gồm 4 cột thể hiện 4 nhóm tuổi, đồ thị như sau: Hình 5.7 Thu nhập theo Khu vực và Số người 302 260 229 204 189 137 129 46 188 106 91 68 NÔNG THÔN THÀNH THỊ 1-2 3-4 CHUNG 5-6 7-9 Cũng có thể sử dụng đồ thị trên hệ tọa độ ba chiều để so sánh theo cả hai cách. Trong đồ thị sau khu vực Chung đã được bỏ bớt để tránh hình ảnh phức tạp. Hình 5.8 Thu nhập theo Số người và Khu vực 400 189 300 200 100 302 260 204 106 46 91 129 Thành thị Nông thôn 0 1-2 3-4 5-6 Nông thôn 7-9 Thành thị 5.3. Đồ thị phân phối giá trị (histogram) Đồ thị histogram khác với đồ thị cột khác ở chỗ trục hoành phải tương ứng với giá trị của một biến định lượng, trục tung là tần số hoặc tần suất. Có thể tạo bảng tần số / tần suất từ chức năng Pivot table + Group, hoặc từ chức năng Histogram của Data Analysis. Sự khác biệt là Group của Pivot table cho các tần số theo các khoảng giá trị đều nhau, trong khi Histogram có thể tạo các khoảng giá trị với khoảng cách tùy ý. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 40 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Ví dụ 5.4: Với số liệu Chi tiêu hộ gia đình, nếu nhóm với khoảng cách 20 đơn vị, từ giá trị nhỏ nhất đến lớn nhất, có thể có rất nhiều nhóm, và đồ thị phân phối (tính theo tỉ lệ %) như sau: Hình 5.9 Đồ thị phân phối giá trị của Chi tiêu 20.0% 18.0% 16.0% 14.0% 12.0% 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 0.0% 20 40 60 80 100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500520540560580 Để dễ nhìn hơn, có thể sử dụng đồ thị với khoảng cách nhóm lớn hơn, và nhóm cuối cùng không nhất thiết kéo đến giá trị lớn nhất. Chẳng hạn muốn tạo bảng tần số và tần suất (tính theo tỉ lệ %) của Chi tiêu theo các nhóm với khoảng cách là 40 đơn vị, từ 360 trở lên gộp thành một nhóm, cách đơn giản nhất là sử dụng bảng Pivot table, lấy Minimum là 0, maximum là 360, khoảng cách là 40. Cách thứ hai là sử dụng chức năng Histogram trong Data Analysis. Trước hết phải tạo một mảng chứa các “bin” – là các điểm phân cách giá trị. Nếu muốn chia thành các nhóm với khoảng cách là 40 thì các bin lần lượt là 0, 40, 80,…, 360: Tạo cột Bin, với các giá trị 0, 40, 80,… tại cột H của bộ số liệu DATA Data Analysis Histogram Input Range: E1:E421 Bin Range: H1:H11 Label Output Range: J1 Kết quả như sau: www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 41 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 5.4 Từ đó có thể tính tỉ lệ % bằng cách chia các tần số cho tổng số lượng các hộ gia đình (420) Hình 5.10 Chi tiêu 0-40 40-80 80-120 120-160 160-200 200-240 240-280 280-320 320-360 >360 Tổng Tỉ lệ % 15.0% 34.3% 20.2% 12.4% 8.1% 3.6% 2.4% 1.4% 1.2% 1.4% 100.0% Đồ thị phân phối của Chi tiêu 34.3% 20.2% 15.0% 12.4% 8.1% 3.6% 2.4% 1.4% 1.2% 1.4% 5.4. Đồ thị rải điểm (scatter plot) Ví dụ 5.5: Đồ thị của Chi tiêu theo Thu nhập hộ gia đình. Chọn mảng số liệu hai biến Thu nhập và Chi tiêu; lưu ý chọn Thu nhập trước để biến nằm trên trục hoành, sau đó chọn Chi tiêu để biến nằm trên trục tung. INSERT Charts: X Y scatter Hình 5.11 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 42 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Với đồ thị, chọn Add trend để thấy xu thế, hay đường hồi quy tuyến tính Hình 5.12 Đồ thị Chi tiêu theo Thu nhập 600 500 Chi tiêu 400 300 200 100 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Thu nhập Ví dụ 5.6: Sử dụng đồ thị rải điểm, kết hợp với hàm NORMDIST, có thể vẽ đồ thị hàm mật độ của các biến ngẫu nhiên phân phối chuẩn Hình 5.13 Trong hình, cột A được xác định các giá trị của x từ (–4) đến (+10) với khoảng cách hai giá trị là 0.01. Cột (u) được tính là hàm mật độ biến chuẩn hóa tại x, hàm: =NORMDIST(x, 0, 1, 0). Cột f(x1) là hàm mật độ biến phân phối chuẩn trung bình và độ lệch chuẩn tương ứng trên đỉnh cột, www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 43 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán tại ô C1 và C2, hàm: = NORMDIST(x, C$1, C$2, 0). Tương tự cho cột f(x2). Vẽ đồ thị của các điểm này cho hàm mật độ của ba biến phân phối chuẩn: U ~ N(0,1); X1 ~ N(2, 1.52); X2 ~ N(5, 0.82). 5.5. Đồ thị mạng nhện (radar chart) Đồ thị mạng nhện hay đồ thị dạng rađa (radar chart) dùng để so sánh hai hay nhiều đối tượng về một số tiêu chí có cùng độ đo, cùng đơn vị, độ lớn tương đồng nhau. Số chỉ tiêu so sánh thường từ 5 trở lên thì mới áp dụng loại đồ thị này. Với bộ số liệu đang sử dụng chỉ có ba biến là Thu nhập, Chi tiêu, Chi ăn uống. Đặt thêm hai biến là “Chi khác ăn uống” = “Chi tiêu” – “Chi ăn uống”, và biến “Tiết kiệm + mua tài sản” = “Thu nhập” – “Chi tiêu”. Ví dụ 5.7: Sử dụng Pivot table được bảng sau Bảng 5.5 Trung bình của Thu nhập Chi tiêu Chi ăn uống Chi khác ăn uống Tiết kiệm + mua tài sản Nông thôn Thành thị 98.92 197.87 67.82 150.58 52.78 104.54 15.04 46.05 31.10 47.29 Chọn Nông thôn và Thành thị, đồ thị radar Hình 5.14 Đồ thị so sánh 5 chỉ tiêu Nông thôn Thành thị Thu nhập 200.00 150.00 Tiết kiệm + mua tài sản 100.00 50.00 Chi tiêu 0.00 Chi khác ăn uống Chi ăn uống Ngoài ra còn nhiều dạng đồ thị, dùng cho các mục đích thể hiện số liệu khác nhau. Người đọc có thể tự tìm hiểu và sử dụng linh hoạt. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 44 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bài tập Bài 5.1. Vẽ đồ thị tròn và đồ thị cột thể hiện số lượng và tỉ lệ các giá trị của biến Số người Bài 5.2. Vẽ đồ thị cột thể hiện Thu nhập bình quân trung bình ứng với Số người (chia làm 3 nhóm) và nhận xét về đồ thị Bài 5.3. Vẽ đồ thị cột thể hiện Chi tiêu bình quân trung bình phân chia theo hai tiêu chí: (a) Khu vực và số người (chia thành 3 nhóm) (b) Khu vực và Thu nhập bình quân (chia thành 3 nhóm) (c) Số người (chia thành 3 nhóm) và Thu nhập bình quân (chia thành 3 nhóm) Với mỗi đồ thị, nhận xét về Chi tiêu bình quân. Bài 5.4. Vẽ đồ thị phân phối giá trị của Thu nhập bình quân và Chi tiêu bình quân, mỗi đồ thị gồm 10 cột Bài 5.5. Vẽ đồ thị rải điểm của Chi tiêu bình quân theo Thu nhập bình quân. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 45 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 6. ƯỚC LƯỢNG THAM SỐ 6.1. Hàm hợp lý (Likelyhood function) Phương pháp ước lượng hợp lý tối đa dựa trên cơ sở tìm giá trị ước lượng tham số sao cho hàm hợp lý đạt lớn nhất, hoặc logarit của hàm hợp lý đạt lớn nhất. Có thể sử dụng Excel để minh họa cho hàm hợp lý và phương pháp ước lượng hợp lý tối đa cho các tham số. Hàm hợp lý của X ứng với mẫu nếu X rời rạc nếu X liên tục Ví dụ 6.1: Với biến ngẫu nhiên phân phối Không-Một A(p), tức là giá trị có thể có chỉ là 0 và 1. Có mẫu gồm 6 quan sát là (1, 0, 1, 0, 0, 0). Tính các giá trị hàm hợp lý với các mức p = 0.1, 0.2, …, 0.9 và xem mức p nào là hợp lý nhất với mẫu đã cho. Với bảng Excel, mẫu nằm trên dòng 1, bắt đầu từ ô C1 đến H1 lần lượt là 1, 0, 1, 0, 0; giá trị p nằm trên cột A, từ A1 đến A10 lần lượt là 0.1, 0.2,…, 0.9. Công thức tính xác suất biến A(p): P( X x) p x (1 p)1 x Tính giá trị xác suất tại ô C2 theo công thức: =$A2^C$1*(1-$A2)^(1-C$1) Trong đó $A để cố định cột A là cột giá trị p, và $1 là để cố định dòng 1 là dòng chứa mẫu. Cột Likelyhood là tích của các giá trị xác suất trên cùng hàng, dùng hàm: = PRODUCT(mảng) Bảng 6.1 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 46 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Nhận thấy giá trị p = 0.3 có hàm hợp lý lớn nhất, tiếp đó là p = 0.4. Phán đoán rằng giá trị p hợp lý nhất sẽ nằm giữa 0.3 và 0.4; thay các giá trị trong cột p bằng 0.30; 0.31; … sẽ thấy p = 0.33 là hợp lý nhất. Cứ tiếp tục như vậy, có thể thấy p = 0.3333 là giá trị hợp lý nhất, hay ước lượng hợp lý tối đa của p trên mẫu này là 0.3333 hay 1/3. Ví dụ 6.2: Ước lượng hợp lý tối đa tham số của biến ngẫu nhiên phân phối Poisson P() trên mẫu (0, 2, 4, 3, 6, 6). Thực hiện tương tự, với giá trị xác suất tính theo hàm: = POISSON(x, , 0) Với giá trị = 1, 2, …, 6 thì = 4 hàm hợp lý lớn nhất, tiếp đó là = 3. Với giá trị = 3.1, 3.2,…, 3.9 thì = 3.5 hàm hợp lý lớn nhất. Làm tương tự sẽ thấy 3.5 là ước lượng hợp lý tối đa của . Bảng 6.2 6.2. Khoảng tin cậy đối xứng cho trung bình tổng thể Khoảng tin cậy hai phía (đối xứng): Hay với ME là sai số biên, www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 47 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Trong thống kê mô tả tổng hợp (Descriptive statistics) của Data Analysis cho phép tính giá trị sai số biên ME của ước lượng, thông qua lựa chọn Confidence Level for Mean. Ví dụ 6.3: Sử dụng chức năng Descriptive Statistics để tính khoảng tin cậy của trung bình hai biến Thu nhập và Chi tiêu, độ tin cậy 95%. DATA Data Analysis Descriptive Statistics Confidence Level for Mean: 95% Hình 6.1 Được kết quả sau (một số thống kê được loại bỏ bớt) Bảng 6.2 Mean Standard Error Standard Deviation Sample Variance Count Confidence Level(95.0%) Thu nhập Chi tiêu 142.035 5.391 110.477 12205.244 420 10.596 103.882 3.862 79.139 6262.989 420 7.591 Sai số chuẩn (của trung bình mẫu) Standard Error, Se( X ) s / n và ME t( n/21) Se( X ) đều được tính sẵn. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 48 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Với biến Thu nhập, ME = 10.596, nên khoảng tin cậy 95% cho trung bình tổng thể của Thu nhập là: 142.035 10.596 Tương tự, khoảng tin cậy 95% cho trung bình tổng thể của Chi tiêu là: 103.882 7.591. Khoảng tinh cậy Trung bình biến phân phối Không-một Khoảng tin cậy hai phía (đối xứng): Hay với Biến X ~ A(p) chỉ nhận giá trị 0 và 1, có thể coi chính là mã hóa của một dấu hiệu A. Nếu quan sát có dấu hiệu A thì X = 1, không có dấu hiệu A thì X = 0. Dễ thấy i 1 xi n chính là tổng số lần A xuất hiện trong n lần, do đó: Trung bình tổng thể: 1 N xi p là xác suất xảy ra biến cố A N i 1 Trung bình mẫu: x 1 n xi f là tần suất mẫu của biến cố A n i 1 Chứng minh được khi X chỉ nhận giá trị 0 và 1 thì: s Do đó nếu n đủ lớn thì: s n f (1 f ) n 1 f (1 f ) và t( n/21) u /2 , f xấp xỉ phân phối chuẩn f (1 f ) s Lại có: x f , p , nên hai khoảng tin cậy: x t( n/21) là gần và f u /2 n n giống nhau. Do đó có thể sử dụng chức năng Descriptive Statistic để ước lượng cho p. Ví dụ 6.4: Ước lượng tỉ lệ tổng thể hộ gia đình ở nông thôn qua mẫu 421 hộ, cần có biến 0 – 1, với NT = 1 nếu ở nông thôn, NT = 0 nếu không ở nông thôn. Với số liệu hiện có, có nhiều cách để đặt biến NT như vậy: Cách 1: Do biến KV = 1 nếu ở Thành thị, = 2 nếu ở Nông thôn, nên đặt NT = KV – 1 Cách 2: Dùng biến Khu vực, lệnh: = IF(ô tương ứng của biến Khu vực = “Nông thôn”, 1, 0) Dùng chức năng Descriptive Statistic với biến NT www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 49 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 6.3 NT Mean Standard Error Median Mode Standard Deviation Sample Variance Kurtosis Skewness Range Minimum Maximum Sum Count Confidence Level(95.0%) 0.5643 0.0242 1 1 0.4964 0.2465 -1.9416 -0.2602 1 0 1 237 420 0.0476 Theo kết quả này thì f = 0.5643, ME = 0.0476 do đó khoảng tin cậy của p là 0.5643 0.0476 Nếu áp dụng công thức ước lượng p thì: ME = 1.96 0.5643(1 0.5643) 420 = 0.0474, chênh lệch không đáng kể so với kết quả trên. 6.3. Khoảng tin cậy cho ba tham số quan trọng Để thực hiện tính toán tổng quát cho mọi bài khoảng tin cậy với ba tham số: : trung bình biến phân phối chuẩn, hay trung bình tổng thể (Mean) σ2 : phương sai biến phân phối chuẩn, hay phương sai tổng thể (Variance) p : tham số biến Không-Một, hay tỉ lệ tổng thể (Proportion) Trong phần này coi như các thống kê đặc trưng mẫu đã biết, chỉ tính toán khoảng tin cậy cuối cùng. Lập vùng nhập dữ liệu cần thiết gồm: Kích thước mẫu n Trung bình mẫu x Độ lệch chuẩn mẫu s Tần số của mẫu k Độ tin cậy (1 - ) Ví dụ 6.5: Trong hình dưới, với số liệu về Thu nhập hộ gia đình, tần số hộ ở Nông thôn, ô tần suất f được tự động tính = k / n www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 50 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 6.4 Khoảng tin cậy cho Trung bình biến phân phối chuẩn (Confidence interval for mean) Khoảng tin cậy hai phía (đối xứng): Khoảng tin cậy phía trái (chặn trên): Khoảng tin cậy phía phải (chặn dưới): Có thể thiết lập trong bảng tính Excel Bảng 6.5 Kết quả như sau www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 51 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 6.6 Khoảng tin cậy cho phương sai biến phân phối chuẩn (Confidence interval for variance) Khoảng tin cậy hai phía Khoảng tin cậy phía trái (tối đa) Khoảng tin cậy phía phải (tối thiểu) Với khoảng tin cậy cho phương sai, sử dụng công thức và hàm tính giá trị tới hạn Khi bình phương, thực hiện như sau Bảng 6.7 Kết quả như sau, tính thêm cột độ lệch chuẩn là căn bậc hai của phương sai Bảng 6.8 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 52 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Khoảng tin cậy cho tham số p (Confidence interval for propotion) Với khoảng tin cậy cho tham số p của biến A(p), hay tần suất tổng thể, có thể thực hiện như sau Khoảng tin cậy hai phía (đối xứng): Khoảng tin cậy phía trái (tối đa): Khoảng tin cậy phía phải (tối thiểu): Bảng 6.9 Kết quả là Bảng 6.10 Bài tập Bài 6.1. Với mẫu w1 = (1, 0, 0, 1, 1, 0) và mẫu w2 = (0, 1, 0, 1, 0 , 1) từ biến ngẫu nhiên Khôngmột, hãy lập hàm hợp lý ứng với các giá trị của p từ 0.1 đến 0.9 và so sánh hàm hợp lý của hai mẫu đó. Bài 6.2. Giả sử biến ngẫu nhiên gốc phân phối Chuẩn với trung bình 10 và phương sai 25. Tìm hàm hợp lý ứng với các mẫu sau: (a) (12, 14, 8, 16) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 53 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán (b) (2, 19, 12, 15) (c) (0, 3, 15, 20) Bài 6.3. Với mẫu w = (12, 14, 8, 16) rút ra từ biến ngẫu nhiên phân phối Chuẩn có phương sai là 9, hãy so sánh giá trị hàm hợp lý ứng với các giá trị trung bình chạy từ 8 đến 16. Bài 6.4. Ước lượng bằng khoảng tin cậy hai phía mức 95% cho trung bình của các biến (a) (b) (c) (d) Chi tiêu Chi tiêu bình quân Thu nhập bình quân Chi cho ăn uống Bài 6.5. Ước lượng bằng khoảng tin cậy hai cho trung bình của Thu nhập khi độ tin cậy là: (a) 80% (b) 90% (c) 99% Bài 6.6. Ước lượng bằng khoảng tin cậy hai phía mức 95% cho phương sai của: (a) (b) (c) (d) Chi tiêu Chi cho ăn uống Thu nhập bình quân Chi tiêu bình quân Bài 6.7. Ước lượng bằng khoảng tin cậy hai phía mức 95% cho tỉ lệ của các hộ gia đình (a) Có từ 6 người trở lên (b) Thu nhập từ 200 trở lên (c) Chi tiêu từ 150 trở xuống www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 54 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 7. KIỂM ĐỊNH THAM SỐ 7.1. Kiểm định một tham số Chức năng Data Analysis trong Excel không tự động tính toán các bài kiểm định giả thuyết về một tham số , σ2, p mà chỉ kiểm định hai tham số và kiểm định hai tham số σ2. Tuy nhiên có thể thực hiện việc kiểm định thông qua các hàm của Excel. Trong các ví dụ sau, mức ý nghĩa là , kiểm định về , σ2 có giả định các biến phân phối chuẩn. Kiểm định Trung bình biến phân phối chuẩn (Hypothesis testing for mean) Với mức ý nghĩa cho trước, X ~ (, σ2) giả thuyết so sánh và 0 có thể dùng hai cách: (1) So sánh thống kê t (t-statistic) với giá trị ngưỡng (critical value); (2) hoặc so sánh P-value với mức ý nghĩa , nếu P-value < thì bác bỏ H0 (reject H0), ngược lại thì chưa bác bỏ H0 (not reject H0) H0 : = 0 t-statistic H1 Bác bỏ H0 khi P-value 0 > 0 < 0 Ví dụ 7.1: Với số liệu của Hà Nội, kiểm định giả thuyết so sánh Trung bình của thu nhập với 130 (giả thiết thu nhập phân phối chuẩn). Các giá trị trung bình mẫu, độ lệch chuẩn mẫu, kích thước mẫu dễ dàng có được qua các hàm AVERAGE, STDEV, COUNT, do đó thiết lập bảng Excel với các ô tương ứng, và tính các thống kê T, dùng hàm TINV để xác định các giá trị ngưỡng (cũng là các giá trị tới hạn), và dùng hàm TDIST để tính các P-value. Việc kết luận dựa trên P-value. Bảng 7.1 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 55 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.2 Theo kết quả này, với mức ý nghĩa 5%, bác bỏ H0 trong cặp giả thuyết hai phía và cặp giả thuyết > 130, chưa bác bỏ H0 trong cặp giả thuyết < 130 Hàm ZTEST Hàm ZTEST cho P-value cặp giả thuyết dấu “>” khi kiểm định trung bình với một số cho trước. H0: 0 & H1: 0 . Thủ tục của hàm là: = ZTEST(mảng, 0 ), Ví dụ 7.1 (tiếp), Kiểm định so sánh trung bình của Thu nhập với 130: = ZTEST(D2:D421, 130) = 0.0128. Cặp giả thuyết: H0: = 130 & H1: > 130 có P-value bằng 0.0128 nhỏ hơn mức ý nghĩa 5% nên bác bỏ H0. Từ đây, P-value của cặp giả thuyết hai phía: H0: = 130 & H1: 130 sẽ có P-value bằng 20.0128 = 0.0256. Với hàm = ZTEST(D2:D421, 140) thì kết quả là 0.353 và = ZTEST(D2:D421, 150) = 0.93 Kiểm định Phương sai biến phân phối chuẩn (Hypothesis testing for variance) H0 : Chisq-statistic H1 Bác bỏ H0 Nếu: : Nếu: : P-value Ví dụ 7.2: Kiểm định so sánh phương sai Thu nhập hộ gia đình với 10000 (hay so sánh độ lệch chuẩn với 100) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 56 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.3 Bảng 7.4 Kiểm định tần suất tổng thể (Hypothesis testing for proportion) H0 : p = p0 H1 u-statistic p p0 Bác bỏ H0 khi P-value p > p0 p < p0 Ví dụ 7.3: Kiểm định giả thuyết cho rằng tỉ lệ hộ gia đình sống ở nông thôn trong tổng thể là 62%, hay 0.62. Kiểm định tham số p với con số 0.62. Bảng 7.5 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 57 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.6 7.2. Kiểm định hai tham số Với hai biến ngẫu nhiên phân phối chuẩn X ~ N ( X , X2 ) , Y ~ N ( Y , Y2 ) , kiểm định so sánh tham số X với Y có liên quan đến kiểm định so sánh X2 với Y2 . Logic của kiểm định hai trung bình có thể thấy ở sơ đồ sau: Hình 7.1 Số liệu cặp di = xi – yi (xi, yi) Kiểm định với Biết , Số liệu X, Y độc lập Không biết , kiểm định F www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 58 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán H0 : H1 F-statistic Nếu: : Nếu: : P-value Bác bỏ H0 trong các trường hợp Cặp giả thuyết H0 : Bác bỏ H0 Số liệu theo cặp X, Y độc lập X, Y độc lập, chưa biết Biết H1 : H1 : H1 : Kiểm định hai trung bình khi số liệu theo cặp Ví dụ 7.4: Tạo biến “Chi khác ăn uống” = “Chi tiêu” – “Chi ăn uống” đặt ở cột G. Đặt Chi ăn uống là X, Chi khác ăn uống là Y. Kiểm định giả thuyết: Trung bình của X (cột F) = Trung bình của Y (cột G) Hay X Y 0 DATA Data Analysis t-Test: Pair Two-Sample for Means OK www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 59 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Hình 7.2 [t-Test: Pair Two-Sample for Means] Variable 1 Range: F1:F421 Variable 2 Range: G1:G421 Hypothesized Mean Difference: 0 Labels (do có dòng đầu là tên biến) Alpha: 0.05 Output Range: L1 Bảng 7.7 t-Test: Paired Two Sample for Means Mean Variance Observations Pearson Correlation Hypothesized Mean Difference df t Stat P(T<=t) one-tail t Critical one-tail P(T<=t) two-tail t Critical two-tail Chi ăn uống (X) 75.330 2730.030 420 0.677 0 419 24.914 5.16E-85 1.648 1.03E-84 1.966 Chi khác ăn uống (Y) 28.552 1141.777 420 Bậc tự do (n – 1) P-value cặp gt một phía Giá trị tới hạn P-value cặp gt hai phía Giá trị tới hạn Ở đây có hai cặp giả thuyết được kiểm định: một phía (one-tail) và hai phía (two-tail) Nhận thấy x = 75.33 > y = 28.55 nên cặp giả thuyết một phía là: H 0 : X Y H1 : X Y (419) 1.648 nên bác bỏ H0. Hoặc P-value bằng 5.16E-85 = 5.1610-85 rất Có tqs = 24.9 > t( n1) t0.05 nhỏ nên bác bỏ H0. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 60 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Cặp giả thuyết hai phía: H 0 : X Y H1 : X Y (419) 1.966 < tqs; P-value bằng 1.0310-84 nên cũng bác bỏ H0. Có t( n/21) t0.025 Ví dụ 7.5: Khi kiểm định X Y 45 có kết quả sau: Bảng 7.8 t-Test: Paired Two Sample for Means Chi ăn uống Mean 75.330 Variance 2730.030 Observations 420 Pearson Correlation 0.677 Hypothesized Mean Difference 45 df 419 t Stat 0.947 P(T<=t) one-tail 0.172 t Critical one-tail 1.648 P(T<=t) two-tail 0.344 t Critical two-tail 1.966 Chi khác ăn uống 28.552 1141.777 420 Qua kiểm định, có thể cho rằng X Y 45 , về trung bình thì chi cho ăn uống nhiều hơn chi cho mục đích khác là 45 đơn vị. Kiểm định hai trung bình khi biết hai phương sai Kiểm định so sánh Thu nhập trung bình ở Thành thị (số liệu từ D2 đến D184) và Nông thôn (từ D185 đến D241) Ví dụ 7.6: Giả sử biết phương sai của Thu nhập tại thành thị là 10000, và tại Nông thôn là 5000, kiểm định giả thuyết trung bình của Thu nhập tại thành thị và nông thôn bằng nhau. Kiểm định U trong Excel gọi là kiểm định Z DATA Data Analysis z-Test: Two-Sample for Means OK [z-Test: Two-Sample for Means] Variable 1 Range: D2:D184 Variable 2 Range: D185:D421 Hypothesized Mean Difference: 0 Variable 1 Variance (known): 10000 Variable 2 Variance (known): 5000 Labels (không đánh dấu do không có dòng đầu là tên biến) Alpha: 0.05 Output Range: L20 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 61 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.9 z-Test: Two Sample for Means Mean Known Variance Observations Hypothesized Mean Difference z P(Z<=z) one-tail z Critical one-tail P(Z<=z) two-tail z Critical two-tail Variable 1 197.874 10000 183 0 11.370 0.000 1.645 0.000 1.960 Variable 2 98.918 5000 237 Ví dụ 7.7: Kiểm định trung bình Thu nhập Thành thị và Nông thôn chênh lệch nhau 100 đơn vị, giả thiết biết phương sai tương ứng là 10000 và 5000. Bảng 7.10 z-Test: Two Sample for Means Mean Known Variance Observations Hypothesized Mean Difference z P(Z<=z) one-tail z Critical one-tail P(Z<=z) two-tail z Critical two-tail Variable 1 197.874 10000 183 100 -0.120 0.452 1.645 0.905 1.960 Variable 2 98.918 5000 237 Kiểm định này cho thấy có thể nói trung bình chênh lệch là 100 đơn vị Kiểm định hai trung bình khi không biết hai phương sai Kiểm định về hai phương sai Ví dụ 7.8: Khi không biết hai phương sai Thu nhập tại Thành thị và Nông thôn, cần kiểm định xem hai phương sai có bằng nhau hay không DATA Data Analysis F-Test: Two-Sample for Variances OK [F-Test: Two-Sample for Variances] Variable 1 Range: D2:D184 Variable 2 Range: D185:D421 Labels (không đánh dấu do không có dòng đầu là tên biến) Alpha: 0.05 Output Range: L40 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 62 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.11 F-Test Two-Sample for Variances Variable 1 Mean 197.874 Variance 15936.803 Observations 183 df 182 F 3.128 P(F<=f) one-tail 1.756E-16 F Critical one-tail 1.256 Variable 2 98.918 5094.462 237 236 P-value cặp giả thuyết một phía Giá trị tới hạn Kiểm định F chỉ thực hiện kiểm định một phía, và vì s X2 sY2 nên cặp giả thuyết ở đây là: 2 2 H0 : X Y 2 2 H1 : X Y (182,236) Với Fqs = 3.128 > f( nX 1,nY 1) f0.05 = 1.256 nên bác bỏ H0. P-value bằng 1.75610-16 cũng cho kết luận tương tự. Với cặp giả thuyết hai phía: 2 2 H0 : X Y 2 2 H1 : X Y thì P-value bằng 2 lần P-value của cặp giả thuyết một phía, nên P-value của cặp giả thuyết này bằng 21.75610-16 = 3.51210-16 cũng rất nhỏ, bác bỏ H0. Có thể nói X2 Y2 . Do đó để kiểm định hai trung bình, thực hiện kiểm định T khi hai phương sai không bằng nhau. Kiểm định hai trung bình khi hai phương sai khác nhau Ví dụ 7.9: Với thông tin có được từ Ví dụ 7.8, kiểm định Trung bình của Thu nhập tại Thành thị và Nông thôn bằng nhau. Vì ví dụ 7.8 chỉ ra rằng phương sai của Thu nhập tại hai khu vực khá nhau, do đó phải kiểm định hai trung bình khi biết hai phương sai là khác nhau. DATA Data Analysis t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances OK [t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances] Variable 1 Range: D2:D184 Variable 2 Range: D185:D421 Hypothesized Mean Difference: 0 Labels (không đánh dấu do không có dòng đầu là tên biến) Alpha: 0.05 Output Range: L60 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 63 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 7.12 t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances Variable 1 Mean 197.874 Variance 15936.803 Observations 183 Hypothesized Mean Difference 0 df 270 t Stat 9.497 P(T<=t) one-tail 6.08E-19 t Critical one-tail 1.651 P(T<=t) two-tail 1.22E-18 t Critical two-tail 1.969 Variable 2 98.918 5094.462 237 Ví dụ 7.10: Kiểm định chênh lệch hai trung bình bằng 100, khi biết hai phương sai khác nhau Bảng 7.13 t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances Variable 1 Mean 197.874 Variance 15936.803 Observations 183 Hypothesized Mean Difference 100 df 270 t Stat -0.100 P(T<=t) one-tail 0.460 t Critical one-tail 1.651 P(T<=t) two-tail 0.920 t Critical two-tail 1.969 Variable 2 98.918 5094.462 237 Kiểm định hai trung bình khi hai phương sai bằng nhau Ví dụ 7.11: Trong trường hợp giả sử phương sai bằng nhau (không lấy kết quả kiểm định F ở trên), lựa chọn t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances, sẽ được kết quả sau: Bảng 7.14 t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances Variable 1 Mean 197.874 Variance 15936.803 Observations 183 Pooled Variance 9815.290 Hypothesized Mean Difference 0 df 418 t Stat 10.150 Variable 2 98.918 5094.462 237 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 64 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán P(T<=t) one-tail t Critical one-tail P(T<=t) two-tail t Critical two-tail 4.37E-22 1.649 8.74E-22 1.966 Hàm FTEST và TTEST Hàm FTEST cho P-value của cặp giả thuyết hai phía về hai phương sai. Đây là cách nhanh nhất để kiểm định hai phương sai có bằng nhau hay không. Thủ tục là: FTEST(mảng X, mảng Y). Ví dụ 7.8 có thể thực hiện bởi hàm: = FTEST(D2:D184, D185,D421) = 3.51210-16 Đây chính là P-value của cặp giả thuyết hai phía. Với kết quả này bác bỏ giả thuyết cho rằng hai phương sai là bằng nhau. Hàm TTEST cho P-value của kiểm định so sánh hai trung bình với ba trường hợp và hai loại cặp giả thuyết, có dạng: TTEST(mảng X, mảng Y, tail, type) trong đó Tail = 1 nếu là cặp giả thuyết một phía, dạng > hay < tùy thuộc vào x và y Tail = 2 nếu là cặp giả thuyết hai phía Type = 1 nếu là số liệu theo cặp Type = 2 nếu số liệu độc lập và hai phương sai bằng nhau Type = 3 nếu số liệu độc lập và hai phương sai khác nhau Ví dụ 7.6 ; 7.11 và 7.9 khi dùng TTEST cho kết quả sau Bảng 7.15 Trường hợp Cặp giả thuyết Hàm P-value (1) VD7.6 Số liệu theo cặp H0: TBĂn uống = TBKhác ăn uống H1: TBĂn uống > TBKhác ăn uống = TTEST(F2:F421, G2:G421, 1, 1) 5.16E-85 H0: TBĂn uống = TBKhác ăn uống H1: TBĂn uống TBKhác ăn uống = TTEST(F2:F421, G2:G421, 2, 1) 1.03E-84 (2) VD7.11 Phương sai bằng nhau H0: TBTNTh.thị = TBTNN.thôn H0: TBTNTh.thị > TBTNN.thôn = TTEST(D2:D184, D185:D421, 1, 2) 4.37E-22 H0: TBTNTh.thị = TBTNN.thôn H0: TBTNTh.thị TBTNN.thôn = TTEST(D2:D184, D185:D421, 2, 2) 8.74E-22 (3) VD7.9 Phương sai khác nhau H0: TBTNTh.thị = TBTNN.thôn H0: TBTNTh.thị > TBTNN.thôn = TTEST(D2:D184, D185:D421, 1, 3) 6.05E-19 H0: TBTNTh.thị = TBTNN.thôn H0: TBTNTh.thị TBTNN.thôn = TTEST(D2:D184, D185:D421, 2, 3) 1.21E-18 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 65 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Kiểm định hai tham số p H0 : H1 Bác bỏ H0 khi P-value Excel không có sẵn chức năng kiểm định hai tham số p, tuy nhiên ta có thể tự tạo kiểm định và sử dụng chức năng trong Data Analysis để thực hiện. Ví dụ 7.12: Kiểm định giả thuyết: “Tỉ lệ hộ có từ 5 người trở lên ở Thành thị và Nông thôn là như nhau”. Sử dụng lệnh COUNTIF tính số hộ ở Thành thị và Nông thôn, và số hộ có từ 5 người trở lên ở hai khu vực. Thiết lập bảng Excel theo công thức. Bảng 7.16 Thống kê f = 0.30238, f (1 f ) = 0.21095 và Uqs = –0.50045. Với cả ba cặp giả thuyết, đều chưa có cơ sở bác bỏ H0, kết luận hai tỉ lệ ở Thành thị và Nông thôn là bằng nhau. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 66 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Kiểm định hai tham số p theo t-Test Như lập luận trong phần khoảng tin cậy của tham số p, nếu biến X và Y là biến 0–1 thì f X x và fY y , và nếu số quan sát là đủ lớn thì f s 2p , suy ra u f X fY 1 1 f (1 f ) nX nY xy s 2p nX s 2p t2 nY Đồng thời: t( nX nY 2) u , do đó kiểm định về hai tham số p cũng chính là kiểm định về hai trung bình với giả định hai phương sai bằng nhau, trong điều kiện số quan sát là đủ lớn. Tạo biến 0-1, đặt tên là SN5 sao cho SN5 = 1 với hộ có Số người > 4 và SN5 = 0 với hộ có Số người 4. Với cột H, sử dụng hàm: = IF(ô tương ứng của Số người > 4, 1, 0), ví dụ với ô H2: = IF(C2 > 4, 1, 0), kéo đến ô H421. Bảng 7.17 Thực hiện kiểm định hai trung bình với giả định hai phương sai bằng nhau với hai mảng H2:H184 (ứng với Thành thị) và H185:H421 (ứng với Nông thôn), được kết quả: Bảng 7.18 t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances Variable 1 Mean 0.2896175 Variance 0.2068696 Observations 183 Pooled Variance 0.2118296 Hypothesized Mean Difference 0 df 418 t Stat -0.4994032 P(T<=t) one-tail 0.3088791 t Critical one-tail 1.6485071 P(T<=t) two-tail 0.6177581 t Critical two-tail 1.9656555 Variable 2 0.3122363 0.2156547 237 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 67 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Dễ thấy Mean 1 = 0.2896175 = fThành thị và Mean 2 = 0.2122363 = fNông thôn, ; Giá trị s 2p = 0.2118296 không chênh lệch nhiều vói f (1 f ) = 0.21095 và Tqs = –0.4994 cũng gần bằng Uqs = –0.50045. Có thể thấy kiểm định U và T trong hai trường hợp gần như hoàn toàn tương đương. Bài tập Bài 7.1. Với mức ý nghĩa 5%, kiểm định các giả thuyết sau và cho biết P-value: (a) (b) (c) (d) (e) Chi tiêu trung bình bằng 100 Chi tiêu trung bình bằng 120 Chi cho ăn uống trung bình bằng 70 Thu nhập bình quân trung bình bằng 40 Chi tiêu bình quân trung bình bằng 20 Bài 7.2. Với mức ý nghĩa 5%, kiểm định các giả thuyết sau và cho biết P-value: (a) Phương sai của Chi tiêu lớn hơn 5000 (b) Phương sai của Chi cho ăn uống nhỏ hơn 3000 (c) Phương sai của Chi tiêu bình quân là khác 1000 Bài 7.3. Với mức ý nghĩa 5%, kiểm định các giả thuyết sau và cho biết P-value: (a) Tỉ lệ hộ có 4 người là 40% (b) Tỉ lệ hộ có Thu nhập trên 120 là 50% (c) Tỉ lệ hộ có Chi tiêu trên 25 là 30% Bài 7.4. Sử dụng chức năng SORT trong DATA để sắp xếp các quan sát theo thứ tự tăng dần của Số người, và thực hiện các kiểm định với mức ý nghĩa 5%. Chỉ ra P-value của các kiểm định: (a) So sánh phương sai và trung bình của Thu nhập của hộ có 3 người và có 4 người (b) So sánh phương sai và trung bình của Chi tiêu của hộ có 3 người và 4 người (c) So sánh phương sai và trung bình của Thu nhập bình quân của hộ có 3 người và 4 người Bài 7.5. Kiểm định so sánh phương sai và trung bình của Chi tiêu, ứng với hai nhóm hộ gia đình có thu nhập dưới 200 và từ 200 trở lên, với mức ý nghĩa 5%. Bài 7.6. Kiểm định so sánh phương sai và trung bình của Chi tiêu bình quân với mức ý nghĩa 5%, giữa các nhóm sau: (a) Hộ dưới 4 người và từ 4 người trở lên (b) Hộ có thu nhập bình quân dưới 30 và từ 30 trở lên (c) Hộ có 4 người ở Thành thị và ở Nông thôn www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 68 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 8. KIỂM ĐỊNH PHI THAM SỐ 8.1. Kiểm định tính độc lập (Independentness test) Kiểm định tính độc lập là một phần của kiểm định xem thực nghiệm có phù hợp với lý thuyết không, sử dụng kiểm định Khi-bình phương. Hàm CHITEST cho P-value của kiểm định 2 khi đối chiếu tần số thực nghiệm và tần số lý thuyết. Quy cách của hàm là: = CHITEST(máng thực nghiệm, mảng lý thuyết) Sử dụng bảng tiếp liên (contingency table), tức là bảng tần số hai chiều của hai tiêu chí định tính. Bảng tiếp liên của hai dấu hiệu A (gồm A1,…, Ak) và B (gồm B1,…, Bh) chứa các tần số thực nghiệm nij, tổng theo hàng i là Ri, tổng theo cột j là Cj: B1 B2 … Bh A1 n11 n11 … n1h R1 A2 n21 n22 … n2h R2 … … … … … … Ak nk1 nk2 … nkh Rk C1 C2 … Ch n H0: A, B độc lập H1: A, B không độc lập Tần số lý thuyết: Nếu thì bác bỏ H0 P-value = Ví dụ 8.1: Kiểm định xem dấu hiệu định tính Số người (chia thành 3 nhóm) và Khu vực (2 nhóm) có độc lập với nhau không. Sử dụng Pivot table, được bảng sau: Bảng 8.1 Frequency Khu vực Nông thôn Thành thị Grand Total Số người 1-3 4-6 7-9 85 137 69 109 154 246 Grand Total 15 237 5 183 20 420 Đây chính là bảng tiếp liên của Khu vực và Số người. Lập bảng tần số lý thuyết (expected frequency) theo công thức: www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 69 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 8.2 Với bảng tần số thực nghiệm Oi và tần số lý thuyết Ei, lập bảng tính các giá trị (nij Eij )2 / Ei rồi tính tổng bằng hàm SUM. Có thể tính giá trị tới hạn mức 5% bằng hàm CHIINV(0.05, 2). Bậc tự do bằng 2 là do số hàng bằng 2, số cột bằng 3, nên bậc tự do = (2 – 1)(3 – 1) = 2. Và có thể tính P-value bằng hàm CHIDIST Bảng 8.3 2(2) Theo kết quả này, qs2 = 2.955; 0,05 = 5.99 nên tại mức ý nghĩa 5% thì chưa bác bỏ H0. Có thể cho rằng hai yếu tố là độc lập nhau. Với giá trị P-value bằng 0.228 lớn hơn 5%, cũng cho kết luận tương tự. Hàm CHITEST Hàm CHITEST tính P-value của kiểm định so sánh giữa tần số thực nghiệm và lý thuyết, để kiểm định xem hai yếu tố độc lập không: CHITEST(mảng thực nghiệm, mảng lý thuyết) Bảng 8.4 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 70 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Kết quả là 0.228. Kết quả này tương tự như ở trên. Với mức ý nghĩa 5% thì chưa bác bỏ H0, Số người và Khu vực độc lập với nhau. 8.2. Kiểm định quy luật lý thuyết Kiểm định H0: Biến tuân theo quy luật Q H1: Biến không tuân theo quy luật Q Các quan sát chia thành k nhóm giá trị khác nhau với tần số thực nghiệm Oi Nếu theo quy luật Q, tần số lý thuyết là Ei , nếu thì bác bỏ H0; P-value = Về lý thuyết, kiểm định này hoàn toàn tương tự kiểm định trên bảng tiếp liên. Hay bảng tiếp liên chỉ là một trường hợp của kiểm định tổng quát này. Ví dụ 8.2: Kiểm định xem Số người trong hộ gia đình có phân phối theo quy luật Poisson hay không. Có bảng tần số thực nghiệm của số người trong hộ gia đình, với 420 hộ như sau: Bảng 8.5 Số người Frequency 1 22 2 54 3 78 4 139 5 74 6 33 7 12 8 4 9 Grand Total 4 420 Với giả thuyết www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 71 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán H0: Biến Số người phân phối Poisson H1: Biến Số người không phân phối Poisson Nếu giả thuyết H0 là đúng, cần tính xác suất tương ứng và tần số lý thuyết tương ứng. Số liệu thực nghiệm chỉ cho giá trị từ 1 đến 9, hay tần số với X = 0 và X > 0 đều bằng 0. Tuy nhiên về lý thuyết, phân phối Poisson có thể nhận giá trị 0 và giá trị lớn hơn 9. Phân phối Poisson cần có tham số là trung bình. Sử dụng trung bình mẫu là số người trung bình trong mẫu để tính: = 3.938 (dùng hàm AVERAGE). Ví số người trung bình là 3.938 (có thể dùng hàm: = AVERAGE để tính), tính xác suất số người bằng các giá trị 1, 2,…, 8 (tương ứng với ô I1, I2,…, I8) theo hàm: =POISSON(x, 2.938, 0). Riêng ô tương ứng số người bằng 9 thì dùng hàm = 1 – (tổng các ô trước đó) để đảm bảo tổng xác suất bằng 1. Tiếp đó tính tần số lý thuyết = xác suất 420 Bảng 8.6 Sử dụng hàm: = CHITEST để tính P-value của kiểm định Bảng 8.7 P-value của kiểm định 2 là 310-11, bác bỏ H0, biến Số người không phân phối Poisson. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 72 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 8.3. Kiểm định tính phân phối chuẩn (Normality test) Kiểm định Jacques-Berra Kiểm định H0: Biến tuân theo quy luật chuẩn H1: Biến không tuân theo quy luật chuẩn nếu thì bác bỏ H0; P-value = Sử dụng hàm: = SKEW và hàm: =KURT để tính các giá trị Sk và K, sau đó thay vào công thức để tính JB và từ đó kết luận. Ví dụ 8.3: Kiểm định tính phân phối chuẩn của biến Chi tiêu. Xét riêng số liệu Chi tiêu đặt trong cột A, từ A1 đến A421. Bảng 8.7 2(2) 5.99 ; hoặc P-value = 4.5810-169 nên bác bỏ H0, biến Chi tiêu JB = 775.2 > 2(2) 0.05 không phân phối chuẩn. Với số liệu có chia khoảng (như trong phần vẽ đồ thị), cũng có thể dùng kiểm định 2 như trong mục 8.2 để đánh giá. Cách kiểm định phức tạp hơn, do đó không trình bày ở đây. Bài tập Bài 8.1. Kiểm định tính phân phối chuẩn của các biến: Thu nhập bình quân, Chi tiêu bình quân, Tỉ lệ Chi tiêu / Thu nhập Bài 8.2. Kiểm định tính độc lập của hai dấu hiệu Thu nhập và Chi tiêu, khi chia hai biến này thành 3 nhóm và coi đó như dấu hiệu định tính. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 73 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 9. PHÂN TÍCH PHƯƠNG SAI Phân tích phương sai (Analysis of Variance: ANOVA) là kỹ thuật kiểm định sự bằng nhau về trung bình của một biến định lượng trong các nhóm được phân chia bởi một hoặc hai biến định tính. 9.1. Phân tích phương sai một nhân tố (One-way ANOVA) Bảng số liệu có một nhân tố B (gồm k nhóm B1,…, Bk) và n quan sát của X nằm trong các nhóm đó. Giả thiết: mỗi nhóm phân phối chuẩn và phương sai B1 B2 x11 … x21 … … Bk … xk1 … bằng nhau Bảng ANOVA một nhân tố Nguồn biến động Nhân tố B (Giữa các nhóm) SS df SSB k–1 MS = SS / df F Yếu tố khác SSR n–k (Phần dư, sai số) Tổng SST n–1 H0: Trung bình của k nhóm bằng nhau (nhân tố B không tác động đến trung bình) H1: Ít nhất một cặp trung bình khác nhau (nhân tố B có tác động đến trung bình) Nếu thì bác bỏ H0, P-value = Ví dụ 9.1: Phân tích phương sai về Thu nhập/người (TNBQ) sử dụng số liệu của 40 hộ gia đình đầu tiên trong bộ số liệu VHLSS2012. Với 40 hộ này Số người từ 2 đến 6, chia thành 3 nhóm là Nhóm 2-3 người, nhóm 4 người, nhóm 5-6 người. Có số liệu như sau, nằm trong mảng từ A1 đến C16. Lưu ý số quan sát trong mỗi nhóm không cần bằng nhau. Bảng 9.1 A B C 1 Size 2-3 Size 4 Size 5-6 2 35.45 48.48 68.60 3 62.40 50.35 22.52 4 74.55 52.38 54.62 5 43.60 48.30 32.50 6 49.33 42.90 19.80 7 72.20 43.25 47.06 8 71.17 59.05 37.94 9 59.27 43.63 41.78 10 83.73 23.25 24.46 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 74 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 11 12 13 14 15 85.27 40.77 61.90 16 22.50 61.63 44.65 56.95 51.15 54.48 59.72 50.00 35.97 76.52 DATA Data Analysis Anova: Single Factor [Anova: Single Factor] Input Range: A1:C16 Group by: Columns Label in first row Alpha: 0.05 Output Range: E1 Bảng 9.2 Anova: Single Factor SUMMARY Groups Size 2-3 Size 4 Size 5-6 Count 12 15 13 ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Total SS 2241.817 8542.061 10783.878 Sum 739.633 702.925 571.483 df Average Variance 61.636 274.551 46.862 127.642 43.960 311.251 MS 2 1120.909 37 230.867 39 F 4.855 P-value 0.013 F crit 3.252 Với giả thiết phân phối chuẩn và phương sai bằng nhau, kiểm định giả thuyết về tác động của nhân tố Số người (ở đây chỉ gồm ba nhóm) đến Trung bình của Thu nhập/người: H0: Nhân tố Số người không tác động đến Trung bình của Thu nhập/người H1: Nhân tố Số người có tác động đến Trung bình của Thu nhập/người Fqs = 4.855 > f = 3.252; hoặc P-value = 0.013 nên với mức ý nghĩa 5% bác bỏ H0, nhân tố Số người tác động đến trung bình của Thu nhập/người www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 75 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 9.2. Phân tích phương sai hai nhân tố không có tương tác (Two-way ANOVA without interaction) Hai nhân tố hàng A (gồm h nhóm A1,…, Ah) và nhân tố cột B (gồm k nhóm B1,…, Bk). Tại mỗi ô có một giá trị xij, nếu có nhiều hơn một thì lấy trung bình cộng làm đại diện. Tổng cộng n = hk quan sát B1 B2 … Bk A1 x11 x12 … x1k A2 … Ah x21 … xh1 x22 … xh2 … … … x2k … xhk Bảng ANOVA hai nhân tố không có tương tác Nguồn SS df Nhân tố hàng (A) SSA h–1 Nhân tố cột (B) SSB k–1 Yếu tố khác SSR (h – 1)(h – 1) MS = SS / df F Tổng SST n – 1 = hk – 1 Với giả thiết phân phối chuẩn và phương sai bằng nhau trong mỗi nhóm H0: Nhân tố hàng (A) không tác động đến trung bình H1: Nhân tố hàng (A) có tác động đến trung bình Nếu thì bác bỏ H0 H0: Nhân tố cột (B) không tác động đến trung bình H1: Nhân tố cột (B) có tác động đến trung bình Nếu thì bác bỏ H0 Ví dụ 9.2: Sử dụng Pivot table có bảng thống kê về Thu nhập/người như trong bảng 9.3, thực hiện phân tích phương sai để đánh giá xem nhân tố Khu vực và Số người có tác động đến trung bình của Thu nhập/người hay không. Bảng 9.3 1 2 3 4 5 A Average of TNBQ Khu vực Nông thôn Thành thị Grand Total B C D E Số người 1-3 4-6 7-9 Grand Total 25.375 24.964 27.532 25.274 60.326 48.847 37.177 52.856 41.035 35.546 29.943 37.292 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 76 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán DATA Data Analysis Anova: Two-Factor Without Replication [Anova: Two-Factor Without Replication] Input Range: A2:D4 Labels Alpha: 0.05 Output Range: G1 Bảng 9.4 Anova: Two-Factor Without Replication SUMMARY Count Sum Average Variance Nông thôn 3 77.870 25.957 1.903 Thành thị 3 146.349 48.783 133.972 1-3 4-6 7-9 2 2 2 ANOVA Source of Variation Rows Columns Error Total SS 781.552 110.818 160.932 1053.302 85.701 73.810 64.708 42.850 36.905 32.354 610.769 285.204 46.512 df MS 781.552 55.409 80.466 F 9.713 0.689 1 2 2 5 P-value 0.089 0.592 F crit 18.513 19.000 Với giả thiết phân phối chuẩn và phương sai bằng nhau, kiểm định tác động của nhân tố Khu vực: H0: Nhân tố Khu vực không tác động đến trung bình của Thu nhập/người H1: Nhân tố Khu vực có tác động Fqs = 9.713 < f = f0.05 = 18.513; hoặc P-value = 0.089 nên với mức ý nghĩa 5% chưa có cơ sở bác bỏ H0, nhân tố Khu vực không tác động đến trung bình của Thu nhập/người Kiểm định tác động của nhân tố Số người: H0: Nhân tố Số người không tác động đến trung bình của Thu nhập/người H1: Nhân tố Số người có tác động Fqs = 0.689 < f = f0.05 = 19.0; hoặc P-value = 0.592 nên với mức ý nghĩa 5% chưa có cơ sở bác bỏ H0, nhân tố Số người không tác động đến trung bình của Thu nhập/người www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 77 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 9.3. Phân tích phương sai hai nhân tố có tương tác (Two-way ANOVA with interaction) Hai nhân tố hàng A (gồm h nhóm A1,…, Ah) và nhân tố cột B (gồm k nhóm B1,…, Bk). Tại mỗi ô có hơn một giá trị xijs, số lượng giá trị A1 tại mỗi ô bằng nhau và bằng m … Tổng cộng n = h k m quan sát Ah … B1 B2 Bk x111 … x11m … xh11 … xh1m x121 x1k1 … … … x12m x1km … … … xh21 xhk1 … … … xh2m xhkm Bảng ANOVA hai nhân tố có tương tác Nguồn SS df Nhân tố hàng (A) SSA h–1 Nhân tố cột (B) SSB k–1 Tương tác A và B SSI (h – 1)(h – 1) Yếu tố khác SSR n – hk MS = SS / df F Tổng SST n – 1 = hk – 1 Với giả thiết phân phối chuẩn và phương sai bằng nhau trong mỗi nhóm H0: Nhân tố hàng (A) không tác động đến trung bình Nếu thì bác bỏ H0 H0: Nhân tố cột (B) không tác động đến trung bình Nếu thì bác bỏ H0 H0: Tương tác của A và B không tác động đến trung bình Nếu thì bác bỏ H0 Ví dụ 9.3: Với số liệu trong bảng 9.5 sau, tổng hợp nhờ Pivot table, tại mỗi nhóm lấy ba giá trị là Nhỏ nhất (min), Trung bình (average) và Lớn nhất (max) làm đại diện. Phân tích ANOVA hai nhân tố Khu vực và Số người có xét tương tác của hai nhân tố đó. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 78 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 9.5 1 2 3 4 5 6 7 8 A TNBQ Khu vực Nông thôn Thành thị B C D Số người 1-3 4-6 7-9 5.50 6.10 13.61 25.38 24.96 27.53 70.10 105.05 64.07 10.30 7.58 26.57 60.33 48.85 37.18 260.83 109.13 52.28 Thực hiện như sau DATA Data Analysis Anova: Two-Factor With Replication [Anova: Two-Factor With Replication] Input Range: A2:D8 Row per sample: 3 Alpha: 0.05 Output Range: G1 Bảng 9.6 Anova: Two-Factor With Replication SUMMARY 1-3 4-6 7-9 Total Nông thôn Count Sum Average Variance 3 3 100.975 136.114 33.658 45.371 1094.749 2760.129 3 9 105.217 342.306 35.072 38.034 679.128 1164.158 3 3 331.459 165.547 110.486 55.182 17578.810 2608.204 3 9 116.023 613.029 38.674 68.114 166.851 6149.468 Thành thị Count Sum Average Variance Total Count Sum Average Variance ANOVA Source of Variation Sample Columns Interaction Within Total 6 6 432.434 301.660 72.072 50.277 9240.184 2176.210 SS 4071.708 3787.325 4945.938 49775.744 62580.714 df 1 2 2 12 17 6 221.240 36.873 342.284 MS 4071.708 1893.662 2472.969 4147.979 F 0.982 0.457 0.596 P-value 0.341 0.644 0.566 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD F crit 4.747 3.885 3.885 79 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Với cả ba cặp giả thuyết H0: Nhân tố Khu vực không tác động đến Trung bình của Thu nhập/người P-value kiểm định F bằng 0.341, chưa bác bỏ H0. H0: Nhân tố Số người không tác động đến Trung bình của Thu nhập/người P-value kiểm định F bằng 0.644, chưa bác bỏ H0. H0: Tương tác của Khu vực và Số người không tác động đến Trung bình của Thu nhập/người P-value kiểm định F bằng 0.566, chưa bác bỏ H0. Do đó có thể nói việc phân chia Thu nhập/người theo khu vực và Số người không mang ý nghĩa về mặt thống kê. *Lưu ý rằng cách phân chia nhóm Số người trong phân tích hai nhân tố ở mục 10.2 và 10.3 không giống cách phân chia số người trong phân tích một nhân tố đã làm ở mục 10.1, số quan sát cũng khác, do đó kết luận không giống nhau là điều có thể xảy ra. Bài tập Bài 9.1. Với 40 quan sát đầu tiên, xét biến Thu nhập (a) Chia Số người thành ba nhóm tương tự ví dụ 9.1: nhóm 2-3, nhóm 4, nhóm 5-6 người, xét các mức Thu nhập của các hộ theo ba nhóm đó. (b) Thực hiện phân tích phương sai một nhân tố với số liệu trong câu (a). (c) Chia Số người thành năm nhóm: 2, 3, 4, 5, 6 người, xét các mức Thu nhập theo năm nhóm đó (d) Phân tích phương sai một nhân tố với số liệu trong câu (c) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 80 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán 10. PHÂN TÍCH HỒI QUY Hồi quy tương quan là kỹ thuật phân tích mối liên hệ giữa các biến. Trong khi tương quan chỉ cho biết mức độ liên quan, chiều của sự liên quan, mà không cho biết đâu là nguyên nhân, đâu là kết quả, cũng như không phân tích mối quan hệ của nhiều biến, thì hồi quy cần xác định rõ mối liên hệ phụ thuộc, và có nhiều biến là nguyên nhân có thể xét cùng lúc. Phân tích hồi quy là kỹ thuật cơ bản của Kinh tế lượng. 10.1. Hồi quy đơn (single regression) Mối quan hệ hồi quy Y theo X có dạng: Y = 1 + 2X + u Trong mẫu có dạng : Y = b1 + b2X + e hay Ŷ = b1 + b2X Với , Đo độ chính xác qua Se(b1), Se(b2), hệ số xác định R2, Sai số chuẩn bình phương phần dư RSS. , Tổng Có các bài toán kiểm định T và ước lượng về hệ số 1 + 2. Kiểm định F về sự phù hợp của hàm hồi quy Ví dụ: Xét mối quan hệ hồi quy giữa Chi tiêu (CT) và Thu nhập (TN), trong đó Chi tiêu phụ thuộc vào thu nhập. Biến Chi tiêu trong các ô E1:E421, biến Thu nhập trong các ô D1:D421 Mô hình hồi quy có dạng CT = 1 + 2TN + u Ước lượng trên mẫu là CT = b1 + b2TN + e (Hay: CT ˆ1 ˆ2TN e ) DATA Data Analysis Regression [Regression] Input Y Range: E1:E421 Input X Range: D1:D421 Label Constant is Zero (không đánh dấu ô này, vì mô hình có hệ số chặn) Confidence Level (không cần đánh ô này vì máy tự động có sẵn) Output Range: J1 www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 81 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Bảng 10.1 SUMMARY OUTPUT Regression Statistics Multiple R 0.816 R Square 0.667 Adjusted R Square 0.665 Standard Error 51.389 Observations 240 ANOVA df 1 238 239 SS 1257041.9 628506.8 1885548.7 MS 1257042 2640.8 F 476.011 Significance F 1.05E-58 Coefficients 24.904 0.605 Standard Error 5.985 0.028 t Stat 4.161 21.818 P-value 0.000 0.000 Lower 95% 13.115 0.551 Regression Residual Total Intercept Thu nhập Upper 95% 36.694 0.660 Theo kết quả này có thể viết hàm hồi quy mẫu CTi = 24.904 + 0.605 TNi + ei Về trung bình, khi Thu nhập bằng 0 thì Chi tiêu bằng 24.9 hay tiêu dùng tự định bằng 24.9; khi Thu nhập tăng một đơn vị thì Chi tiêu tăng 0,6 đơn vị, hay khuynh hướng tiêu dùng cận biên bằng 0.6, do đó khuynh hướng tiết kiệm cận biên là 0.4. Mô hình giải thích được 67% sự biến động của Chi tiêu. Với mức ý nghĩa 5%, các kiểm định cho các kết luận sau: - Hàm hồi quy phù hợp Hệ số chặn có ý nghĩa thống kê Hệ số góc có ý nghĩa thống kê Với độ tin cậy 95%, khoảng tin cậy đối xứng của hệ số chặn là từ 13.1 đến 36.7; hay tiêu dùng tự định nằm trong khoảng (13.1 ; 36.7). Khoảng tin cậy của hệ số góc hay Khuynh hướng tiêu dùng cận biên nằm trong khoảng (0.55 ; 0.66). 10.2. Hồi quy bội (multiple regression) Xét mô hình hồi quy bội với Chi tiêu là biến phụ thuộc, biến độc lập là Thu nhập và Số người, thực hiện ước lượng như sau: DATA Data Analysis Regression [Regression] Input Y Range: E1:E421 Input X Range: C1:D421 Label Constant is Zero (không đánh dấu ô này, vì mô hình có hệ số chặn) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 82 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Confidence Level (không cần đánh ô này vì máy tự động có sẵn) Output Range: J20 Bảng 10.2 SUMMARY OUTPUT Regression Statistics Multiple R 0.819 R Square 0.670 Adjusted R Square 0.667 Standard Error 51.228 Observations 240 ANOVA df Regression 2 Residual 237 Total 239 SS 1263580.2 621968.5 1885548.7 Coefficients 13.322 3.766 0.587 Standard Error 9.457 2.386 0.030 Intercept Số người Thu nhập MS F 631790.1 240.743 2624.3 t Stat 1.409 1.578 19.616 P-value 0.160 0.116 0.000 Sig. F 8.36E-58 Lower 95% -5.309 -0.934 0.528 Upper 95% 31.953 8.467 0.646 Kết quả ước lượng: CTi = 13.322 + 3.766 SNi + 0.587 TNi + ei Theo kết quả này, xét về trung bình, khi số người tăng thêm 1 thì chi tiêu tăng 3.766 đơn vị ; khi Thu nhập tăng 1 đơn vị thì Chi tiêu tăng 0.587. Với mức ý nghĩa 5%, biến Số người không có ý nghĩa thống kê, biến Thu nhập có ý nghĩa thống kê. Với biến không có ý nghĩa thống kê, ước lượng khoảng vô nghĩa. 10.3. Xem phần dư, giá trị ước lượng biến phụ thuộc Khi muốn xem phần dư và giá trị ước lượng của biến phụ thuộc, thực hiện hoàn toàn tương tự, chỉ thêm hai đánh dấu ở lựa chọn Residual và Residual Plots DATA Data Analysis Regression [Regression] Input Y Range: E1:E421 Input X Range: C1:D421 Label Constant is Zero (không đánh dấu ô này, vì mô hình có hệ số chặn) Confidence Level (không cần đánh ô này vì máy tự động có sẵn) www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 83 Hướng dẫn thực hành Microsoft Excel – bổ trợ học phần Lý thuyết xác suất và Thống kê toán Output Range: J40 Residual Residual Plots Bảng 10.3 RESIDUAL OUTPUT Observation 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … Predicted Chi tiêu 96.062 224.193 87.890 106.237 134.689 59.328 139.126 143.918 182.840 200.052 … Residuals 64.038 76.807 228.410 31.063 42.211 44.972 -10.126 34.382 56.960 -30.952 … Bảng kết quả phần dư cho thấy chênh lệch giữa giá trị thực tế của số liệu với giá trị ước lượng bởi đường hồi quy. Với hộ gia đình thứ nhất, mức chi tiêu thực thế cao hơn mức trung bình được tính toán bởi mô hình. Hộ gia đình thứ 7 có mức chi tiêu thực thế thấp hơn mức trung bình. www.mfe.edu.vn/buiduonghai - Bùi Dương Hải - Khoa Toán kinh tế - ĐHKTQD 84