Pengantar Statistika Matematika II

dokumen-dokumen yang mirip
Uji Hipotesis dan Aturan Keputusan

Pengantar Statistika Matematika II

Pengantar Statistika Matematika II

Teorema Newman Pearson

Pengantar Statistika Matematika II

BI5106 ANALISIS BIOSTATISTIK Bab 5 Uji Hipotesis

Pengantar Statistika Matematika II

Pengantar Statistika Matematika II

MA3081 STATISTIKA MATEMATIK(A) Bab 2: Distribusi Samp

MA5283 STATISTIKA Bab 3 Inferensi Untuk Mean

TINJAUAN PUSTAKA. ruang sampel dan dilambangkan dengan huruf S. Ruang sampel beranggotakan

Pengantar Statistika Matematika II

BAB I PENDAHULUAN. sewajarnya untuk mempelajari cara bagaimana variabel-variabel itu dapat

Pengantar Proses Stokastik

Pengantar Statistika Matematika II

STATISTIKA. Muhamad Nursalman Pendilkom/Ilkom UPI

Statistika (MMS-1403)

Analisis Regresi Nonlinear (I)

INFERENSI PARAMETER MEAN POPULASI NORMAL DENGAN METODE BAYESIAN OBYEKTIF

BAB II LANDASAN TEORI. landasan pembahasan pada bab selanjutnya. Pengertian-pengertian dasar yang di

BI5106 ANALISIS BIOSTATISTIK Bab 3 Peubah Acak dan Dist

Pengantar Statistika Matematika II

Pengantar Statistika Matematika II

BIOSTATISTIK HIPOTESIS UNTUK PROPORSI MARIA ALMEIDA ( ) NURTASMIA ( ) SOBRI ( )

Setiap karakteristik dari distribusi populasi disebut dengan parameter. Statistik adalah variabel random yang hanya tergantung pada harga observasi

ALGORITMA PENENTUAN UKURAN SAMPEL EKSAK UNTUK DISTRIBUSI NORMAL, DISTRIBUSI POISSON DAN DUA DISTRIBUSI BINOMIAL DALAM MODEL KELUARGA EKSPONENSIAL

MA3081 STATISTIKA MATEMATIKA Statistika Mengalahkan Matematika

Dengan demikian, untuk sembarang B = [a, b], maka persamaan (5.1) menjadi

Distribusi Diskrit dan Kontinu yang Penting. Oleh Azimmatul Ihwah

Kumpulan pasangan nilai-nilai dari variabel acak X dengan probabilitas nilai-nilai variabel random X, yaitu P(X=x) disebut distribusi probabilitas X

STK 203 TEORI STATISTIKA I

Statistika Farmasi

Konsep Dasar Statistik dan Probabilitas

MA2082 BIOSTATISTIKA Bab 3 Peubah Acak dan Distribusi

PENGUJIAN HIPOTESIS (1) Debrina Puspita Andriani /

Pengantar Proses Stokastik

REVIEW: DISTRIBUSI PELUANG KHUSUS & UJI HIPOTESIS. Utriweni Mukhaiyar MA2281 Statistika Nonparametrik Kamis, 21 Januari 2016

Pengantar Proses Stokastik

Pengantar Uji Hipotesis. Oleh Azimmatul Ihwah

Catatan Kuliah MA3081 STATISTIKA MATEMATIKA Statistika Mengalahkan Matematika. disusun oleh Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

BAB 2 LANDASAN TEORI DAN KAJIAN PUSTAKA

PENGUJIAN HIPOTESIS. Langkah-langkah pengujian hipótesis statistik adalah sebagai berikut :

Ayundyah Kesumawati. April 20, 2015

Hipotesis. Penerimaan hipotesis menunjukkan bahwa tidak cukup petunjuk untuk mempercayai sebaliknya

BAB II KAJIAN PUSTAKA

BAB III ANALISIS FAKTOR. berfungsi untuk mereduksi dimensi data dengan cara menyatakan variabel asal

PERBANDINGAN UJI KENORMALAN PADA KATEGORI FUNGSI DISTRIBUSI EMPIRIS MENGGUNAKAN METODE SIMULASI MONTE CARLO

Contoh Solusi PR 5 Statistika & Probabilitas

PENERAPAN MODEL REGRESI LINIER BAYESIAN UNTUK MENGESTIMASI PARAMETER DAN INTERVAL KREDIBEL

Catatan Kuliah MA3081 STATISTIKA MATEMATIKA Statistika Mengalahkan Matematika. disusun oleh Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

MA3081 STATISTIKA MATEMATIKA We love Statistics

RENCANA MUTU PEMBELAJARAN

UJI STATISTIK NON PARAMETRIK. Widha Kusumaningdyah, ST., MT

Learning Outcomes Sebaran Kontinu Nilai Harapan dan Ragam Beberapa Sebaran Kontinu. Peubah Acak Kontinu. Julio Adisantoso.

Estimasi Titik. (Point Estimation) Minggu ke 1-3. Prof. Dr. Sri Haryatmi, M. Sc. Universitas Gadjah Mada

BAB III REGRESI TERSENSOR (TOBIT) Model regresi yang didasarkan pada variabel terikat tersensor disebut

Model Poisson. Inferensi likelihood. Andi Kresna Jaya November 19, Jurusan Matematika

PENGGUNAAN METODE BAYESIAN OBYEKTIF DALAM INFERENSI PARAMETER POPULASI SERAGAM

STATISTIKA INDUSTRI 2 TIN 4004

Pengantar Statistika Matematik(a)

Bab 2. Teori Dasar. 2.1 Pendahuluan

Distribusi Probabilitas Kontinyu Teoritis

BAB 1 PENDAHULUAN. ii Bagaimana rata-rata atau nilai tengah dibuat oleh Stimulan eksternal.

Peubah Acak dan Distribusi

PEMODELAN JUMLAH KASUS TETANUS NEONATORUM DENGAN MENGGUNAKAN REGRESI POISSON UNTUK WILAYAH REGIONAL 2 INDONESIA (SUMATERA)

Pengantar Uji Hipotesis. Oleh Azimmatul Ihwah

Statistika (MMS-1403)

BEBERAPA DISTRIBUSI PELUANG KONTINU. Normal, Gamma, Eksponensial, Khi-Kuadrat, Student dan F

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. (b) Variabel independen yang biasanya dinyatakan dengan simbol

PERBANDINGAN DISTRIBUSI BINOMIAL DAN DISTRIBUSI POISSON DENGAN PARAMETER YANG BERBEDA

Pengujian Hipotesis. Oleh : Dewi Rachmatin

II. LANDASAN TEORI. sєs (S ruang sampel) dengan sebuah bilangan real. Salah satu peubah acak adalah

MENAKSIR PARAMETER µ DARI N( µ, ) DENGAN METODE BAYES

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II DISTRIBUSI PROBABILITAS

Pengantar Proses Stokastik

BAB 2 LANDASAN TEORI

Pengantar Proses Stokastik

Statistika (MMS-1001)

Statistika (MMS-1001)

KULIAH ANALISIS STATISTIK DATA SIMULASI Tipe-tipe simulasi berdasarkan analisis output:

Catatan Kuliah. AK5161 Matematika Keuangan Aktuaria Insure and Invest. Dosen: Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

PERBANDINGAN KUASA WILCOXON RANK SUM TEST DAN PERMUTATION TEST DALAM BERBAGAI DISTRIBUSI TIDAK NORMAL

II. TINJAUAN PUSTAKA. Dalam bab ini akan dibahas beberapa konsep dasar, definisi-definisi serta teorema

Non Linear Estimation and Maximum Likelihood Estimation

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

KONSEP DASAR PROBABILITAS DAN DISTRIBUSI PROBABILITAS LELY RIAWATI, ST, MT.

Catatan Kuliah. AK5161 Matematika Keuangan Aktuaria Insure and Invest. Dosen: Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

UJI HIPOTESIS SATU-SAMPEL

MODUL TEORI ESTIMASI ATAU MENAKSIR TEORI ESTIMASI ATAU MENAKSIR

MODUL II DISTRIBUSI PELUANG DISKRIT DAN KONTINU

Contoh Solusi PR 4 Statistika & Probabilitas. 1. Nilai probabilitas pada masing-masing soal mengacu pada tabel Standard Normal Distribution.

Pr { +h =1 = } lim. Suatu fungsi dikatakan h apabila lim =0. Dapat dilihat bahwa besarnya. probabilitas independen dari.

Metode Statistika STK211/ 3(2-3)

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Hipotesis : asumsi atau anggapan bisa benar atau bisa salah seringkali dipakai sebagai dasar dalam memutuskan

MA5283 STATISTIKA Bab 7 Analisis Regresi

PENGUJIAN HIPOTESIS. Konsep: Dua macam kekeliruan. Pengujian hipotesis.

Pengantar Proses Stokastik

BAB III MODEL REGRESI BINOMIAL NEGATIF UNTUK MENGATASI OVERDISPERSI PADA MODEL REGRESI POISSON

Transkripsi:

Bab 6: Statistika FMIPA Universitas Islam Indonesia

Inferensi Statistik Pendahuluan Inferensi Statistik Inferensi statistik adalah metode untuk menarik kesimpulan mengenai suatu populasi. Inferensi statistik dibagi menjadi: 1 Penaksiran Menaksir parameter dengan menggunakan sampel populasi 2 Pengujian Hipotesis Menguji suatu keadaan berdasarkan observasi (data) yang ada di tangan kita

Pengujian Hipotesis Pendahuluan Inferensi Statistik Seorang ahli biologi memberikan hipotesis bahwa rata-rata umur tanaman X lebih dari 3 tahun. Untuk itu, ahli biologi tersebut mengambil sampel berukuran n dari populasi tanaman X tersebut dan mengujinya pada tingkat signifikansi α. Akan diuji apakah sampel tersebut mendukung hipotesis ahli biologi.

Inferensi Statistik Langkah-langkah pengujian hipotesis adalah sebagai berikut: 1 Menentukan H 0 dan H 1 2 Tingkat signifikansi: α 3 Menentukan statistik uji 4 Menentukan daerah kritis 5 Menghitung nilai statistik uji 6 Mengambil kesimpulan Dapat juga menggunakan p value dalam mengambil keputusan

Pendahuluan Metode Evaluasi Definisi Hipotesis adalah pernyataan tentang parameter populasi. Definisi Dua hipotesis yang saling asing dalam persoalan uji hipotesis disebut hipotesis nol dan hipotesis alternatif, masing-masing dinyatakan dengan H 0 dan H 1.

Metode Evaluasi Bila θ menyatakan parameter populasi, format umum dari hipotesis nol dan alternatif adalah H 0 : θ Θ 0 dan H 1 : θ Θ 1 dengan Θ 0 suatu himpunan bagian dari ruang parameter dan Θ 1 adalah komplemennya. Biasanya uji hipotesis dinyatakan dalam bentuk uji statistik T (X ) = T (X 1, X 2,..., X n ), yaitu fungsi dari sampel. Sebagai contoh, suatu uji menentukan bahwa H 0 akan ditolak bila X (mean sampel) lebih dari 3. Dalam hal ini, T (X ) = X adalah uji statistik dan daerah penolakannya adalah {(X 1, X 2,..., X n ) : X > 3}.

Metode Evaluasi Metode Evaluasi Dalam memutuskan untuk menerima atau menolak hipotesis nol (H 0 ) seseorang bisa membuat kesalahan. Biasanya uji hipotesis dievaluasi dan dibandingkan melalui peluangnya membuat kesalahan.

Peluang Kesalahan dan Fungsi Kuasa Metode Evaluasi Jenis kesalahan dalam mengambil keputusan pada uji hipotesis: H 0 benar H 0 salah H 0 diterima Keputusan benar Kesalahan tipe II (β) H 0 ditolak Kesalahan tipe I (α) Keputusan benar

Metode Evaluasi Misalkan R menyatakan daerah penolakan untuk suatu uji hipotesis, maka untuk θ Θ 0, uji akan membuat kesalahan tipe I jika x R. Untuk θ Θ 1, uji akan membuat kesalahan tipe II jika x Rc. Sehingga Kesalahan Tipe I: menolak H 0 padahal H 0 benar α = P(H 0 ditolak H 0 benar) ( ) = P T (X ) R θ Θ 0 Kesalahan Tipe II: menerima H 0 padahal H 0 salah β = P(H 0 diterima H 0 salah) ( ) = P T (X ) R c θ Θ 1 ( ) = 1 P T (X ) R θ Θ 1

Metode Evaluasi Bila diringkas, kita memiliki P(T (X ) R) = { α, jika θ Θ 0 1 β, jika θ Θ 1

Metode Evaluasi Definisi Fungsi kuasa (power function) π(θ) dari suatu uji H 0 adalah peluang menolak H 0 bila parameter yang benar adalah θ. π(θ) = P(T (X ) R)

Metode Evaluasi Sebagai contoh untuk hipotesis H 0 : θ = θ 0 H 1 : θ = θ 1 maka fungsi kuasanya adalah π(θ 0 ) = P(menolak H 0 θ = θ 0 ) = α π(θ 1 ) = P(menolak H 0 θ = θ 1 ) = 1 P(menerima H 0 θ = θ 1 ) = 1 β

Contoh 1 Pendahuluan Metode Evaluasi Misalkan X Binomial(5, θ), pandang uji H 0 : θ 1 2 lawan H 1 : θ > 1 2. Pertama, pandang uji hipotesis yang menolak H 0 jhj semua sukses terobservasi. Fungsi kuasa untuk uji ini adalah π 1 (θ) = P(T (X ) R) = P(X = 5) = θ 5

Metode Evaluasi Sekarang, kita akan mengecek nilai fungsi kuasa untuk masing-masing θ pada masing-masing hipotesis Untuk θ 1 2, maka Untuk θ > 1 2, maka π 1 (θ) ( ) 1 5 2 α 0.03125 π 1 (θ) > ( ) 1 5 2 1 β > 0.03125 β < 0.96875

Metode Evaluasi Perhatikan bahwa untuk daerah penolakan tersebut, peluang melakukan kesalahan tipe I cukup kecil, namun peluang melakukan kesalahan tipe II terlalu tinggi. Untuk mendapatkan peluang kesalahan tipe II yang lebih kecil, kita mungkin mempertimbangkan dengan menggunakan uji yang menolak H 0 bila X = 3, 4, atau 5 (memperbesar daerah penolakan). π 2 (θ) = P(X = 3, 4, atau 5) ( ) ( ) 5 = θ 3 (1 θ) 2 5 + 3 4 θ 4 (1 θ) 1 + = 10 θ 3 (1 θ) 2 + 5 θ 4 (1 θ) + θ 5 ( ) 5 θ 5 (1 θ) 0 5

Metode Evaluasi Selanjutnya, kita akan kembali mengecek nilai fungsi kuasa untuk masing-masing θ pada masing-masing hipotesis Untuk θ 1 2, maka π 2 (θ) 10 α 0.5 ( 1 2 Untuk θ > 1 2, maka π 2 (θ) > 10 1 β > 0.5 β < 0.5 ( 1 2 ) 3 ( ) 1 2 + 5 2 ) 3 ( ) 1 2 + 5 2 ( 1 2 ( 1 2 ) 4 ( ) 1 + 2 ) 4 ( ) 1 + 2 ( ) 1 5 2 ( ) 1 5 2

Metode Evaluasi Bila harus memilih antara kedua tes tersebut, pertimbangannya adalah struktur kesalahan mana yang digambarkan, π 1 (θ) atau π 2 (θ) yang lebih diterima.

Contoh 2 Pendahuluan Metode Evaluasi Suatu teori menyatakan bahwa hasil suatu reaksi kimia tertentu berdistribusi normal, X N(µ, 16). Percobaan terdahulu menunjukkan bahwa µ = 10 jika tidak terdapat mineral tertentu, dan µ = 11, jika mineral itu ada. Percobaan kita akan mengambil sampel acak berukuran n. Berdasarkan sampel tersebut, kita akan memutuskan hal mana yang benar, yakni kita ingin menguji hipotesis nol H 0 : µ = µ 0 = 10 terhadap hipotesis alternatif H 1 : µ = µ 1 = 11.

Metode Evaluasi Dalam contoh tersebut, X adalah statistik cukup untuk µ sehingga kita dapat menyatakan dengan baik daerah kritis itu secara langsung dalam bentuk variabel univariat X, dan kita akan menamakan X itu sebagai statistik uji. Karena µ 1 > µ 0, bentuk daerah kritis yang wajar untuk masalah ini adalah C = {(x 1, x 2,..., x n ) x c}, dengan c suatu konstan tertentu yang sesuai. Yakni, kita akan menolak H 0 jika x c dan tidak menolak H 0 jika x < c. Sehingga fungsi kuasanya adalah π(θ) = P(T (X ) R) = P( X c)

Metode Evaluasi Misalkan diketahui n = 25, maka Untuk µ = µ 0 = 10 π(θ) = P( X c µ = µ 0 = 10) ( X µ 0 α = P σ/ n c µ ) 0 σ/ n ( = P Z c 10 ) 4/ 25 Untuk α = 0.05, dari tabel-z diketahui bahwa P(Z 1.645) = 0.05 Hal tersebut memberikan nilai c = µ 0 + Z 1 α σ n = 10 + 1.645 4 5 = 11.316.

Metode Evaluasi Jadi, uji berukuran 0.05 untuk H 0 : µ = 10 terhadap alternatif H 1 : µ = 11 adalah menolak H 0 jika nilai pengamatan x 11.316. Untuk kasus ini, kita akan mendapatkan kesalahan tipe 2 yaitu Untuk µ = µ 1 = 11 π(θ) = P( X c µ = µ 1 = 11) ( X µ 1 1 β = P σ/ n c µ ) 1 σ/ n ( ) 11.316 11 1 β = P Z 4/ 25 1 β = P(Z 0.395) 1 β = 1 P(Z < 0.395) β = 0.654

Metode Evaluasi Berdasarkan contoh tersebut, kita memiliki nilai α yang cukup kecil, namun nilai β masih terbilang besar. Untuk mengatasi permasalahan ini, kita bisa mencoba kembali pengujian jika ukuran sampel diperbesar. Misalkan diambil sampel sebanyak n = 100, maka untuk menjaga α = 0.05, sekarang kita menggunakan c 2 = µ 0 + Z 1 α σ 4 = 10 + 1.645 n 10 = 10.658

Metode Evaluasi Sehingga Untuk µ = µ 1 = 11 π(θ) = P( X c µ = µ 1 = 11) ( X µ 1 1 β = P σ/ n c µ ) 1 σ/ n ( ) 10.658 11 1 β = P Z 4/ 100 1 β = P(Z 0.855) 1 β = 1 P(Z < 0.855) β = 0.196

Metode Evaluasi Secara lebih umum, mungkin kita ingin menguji H 0 : µ = µ 0 terhadap H 1 : µ = µ 1 (dengan µ 1 > µ 0 ) pada tingkat signifikansi α. Uji berdasarkan statistik uji Z = X µ 0 σ/ n

Metode Evaluasi Berdasarkan kedua contoh tersebut, dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan nilai α dan β sekecil mungkin kita dapat melakukan beberapa cara, di antaranya Memperbesar daerah penolakan Memperbesar ukuran sampel

Metode Evaluasi Definisi: p-value p-value adalah ukuran α terkecil yang dapat menolak H 0 berdasarkan nilai pengamatan statistik uji itu.

Contoh 3 Pendahuluan Metode Evaluasi Berdasarkan suatu sampel berukuran n = 25 dari suatu distribusi normal, X i N(µ, 16), kita ingin menguji H 0 : µ = 10 versus H 1 : µ > 10. Misalkan kita amati x = 11.40, maka p-value adalah P( X 11.40 µ = 10) = P ( X 10 σ/ n = P(Z 1.75) = 1 P(Z 1.75) = 1 0.9599 = 0.04 ) 11.40 10 σ/ n

Metode Evaluasi Oleh karena 0.01 < 0.04 < 0.05 uji itu akan menolak H 0 pada tingkat α = 0.05 tetapi tidak menolak H 0 pada tingkat α = 0.01. Jika nilai p-value dilaporkan, maka kita dapat menggunakan kriteria kita masing-masing untuk mengambil keputusan.

Uji untuk Mean (σ 2 diketahui) Metode Evaluasi Misalkan X 1, X 2,..., X n sampel acak pengamatan dari N(µ, σ 2 ) dengan σ 2 diketahui, dan misalkan pula Z 0 = X µ 0 σ/ n

Metode Evaluasi 1. Uji berukuran α untuk H 0 : µ µ 0 versus H 1 : µ > µ 0 adalah menolak H 0 jika Z 0 Z 1 α. Fungsi kekuatan uji ini adalah ( X µ π(µ) = P( X c µ) = P σ/ n c µ ) σ/ n ( = P Z c µ ) ( σ/ = 1 P Z c µ ) n σ/ n dengan c = µ 0 + Z 1 α σ n, sehingga ( π(µ) = 1 P Z µ σ ) 0 + Z 1 α n µ σ/ n ( = 1 Φ Z 1 α + µ ) 0 µ σ/ n

Metode Evaluasi 2. Uji berukuran α untuk H 0 : µ µ 0 versus H 1 : µ < µ 0 adalah menolak H 0 jika Z 0 Z 1 α. Fungsi kekuatan uji ini adalah ( π(µ) = Φ Z 1 α + µ ) 0 µ σ/ n (Buktikan!) 3. Uji berukuran α untuk H 0 : µ = µ 0 versus H 1 : µ µ 0 adalah menolak H 0 jika Z 0 Z 1 α atau Z 0 Z 2 1 α. 2

Uji untuk Mean (σ 2 tidak diketahui) Metode Evaluasi Misalkan X 1, X 2,..., X n sampel acak pengamatan dari N(µ, σ 2 ) dengan σ 2 tidak diketahui, dan misalkan pula t 0 = X µ 0 s/ n

Metode Evaluasi 1. Uji berukuran α untuk H 0 : µ µ 0 versus H 1 : µ > µ 0 adalah menolak H 0 jika t 0 t 1 α (n 1). Fungsi kekuatan uji ini adalah ( ) X µ 0 π(µ) = P S/ n t 1 α(ν) µ ( ) X µ + (µ µ 0 ) = P S/ t 1 α (ν) µ n = P ( Z δ V /ν t 1 α (ν) ) dengan ν = n 1, δ = n(µ µ0 ) σ, dan Z dan V adalah independen, Z N(0, 1), V = (n 1) S2 χ 2 (ν). σ 2

Metode Evaluasi 2. Uji berukuran α untuk H 0 : µ µ 0 versus H 1 : µ < µ 0 adalah menolak H 0 jika t 0 t 1 α (n 1). 3. Uji berukuran α untuk H 0 : µ = µ 0 versus H 1 : µ µ 0 adalah menolak H 0 jika t 0 t 1 α (n 1) atau t 0 t 2 1 α (n 1). 2

Uji untuk Variansi Pendahuluan Metode Evaluasi Misalkan X 1, X 2,..., X n suatu sampel acak pengamatan dari N(µ, σ 2 ) dan misalkan pula ν 0 = (n 1) S2 σ 2.

Metode Evaluasi 1. Uji berukuran α untuk H 0 : σ 2 σ0 2 versus H 1 : σ 2 > σ0 2 adalah menolak H 0 jika ν 0 χ 2 1 α (n 1). Fungsi kekuatan untuk uji ini adalah π(σ 2 ) = P(ν 0 χ 2 1 α(n 1) σ 2 ) = P ((n 1) S 2 ( ) σ 2 σ 2 0 σ 2 χ 21 α(n ) 1) σ 2 [( ) ] σ 2 = 1 H 0 σ 2 χ 2 1 α(n 1); n 1 dengan H(c; ν) adalah fungsi distribusi dari χ 2 (ν).

Metode Evaluasi 2. Uji berukuran α untuk H 0 : σ 2 σ0 2 versus H 1 : σ 2 < σ0 2 adalah menolak H 0 jika ν 0 χ 2 α(n 1). Fungsi kekuatan untuk uji ini adalah [( ) ] σ π(σ 2 2 ) = H 0 σ 2 χ 2 α(n 1); n 1 3. Uji berukuran α untuk H 0 : σ 2 = σ0 2 versus H 1 : σ 2 σ0 2 adalah menolak H 0 jika ν 0 χ 2 α(n 1) atau ν 0 > χ 2 1 α (n 1). 2

Metode rasio likelihood dalam uji hipotesis berhubungan dengan estimator likelihood maksimum. Perhatikan jika X 1, X 2,..., X n adalah sampel acak dari populasi dengan densitas f (x θ) (θ bisa berupa vektor), maka fungsi likelihood didefinisikan sebagai L(θ x 1,..., x n ) = f (x 1,..., x n θ) = n f (x i θ) i=1

Misalkan Θ menyatakan ruang parameter. Uji rasio likelihood didefinisikan sebagai berikut Definisi Uji statistik rasio likelihood untuk uji H 0 : θ Θ 0 lawan H 1 : θ Θ c 0 adalah λ(x ) = L(θ 0 X ) max θ L(θ X ) dengan L(θ 0 X ) adalah peluang dari data di bawah H 0 max θ L(θ X ) adalah peluang terbesar yang mungkin dari data di bawah H 1

Kita menolak H 0 jika nilai λ(x ) cukup kecil, yaitu λ(x ) < k dengan k adalah suatu konstanta di mana: α = P(menolak H 0 θ Θ 0 ) = P(λ(X ) < k θ Θ 0 ) Jadi, nilai batas k bisa dihitung dengan menggunakan formula tersebut.

Contoh 4 Pendahuluan Misalkan X 1, X 2,..., X 25 sampel acak normal dengan variansi 100. Akan ditentukan daerah penolakan untuk uji H 0 : µ = 0 versus H 1 : µ = 1.5 pada tingkat signifikansi α = 0.1. Daerah penolakan akan ditentukan dengan menggunakan uji rasio likelihood.

λ(x ) = L(µ 0) L(µ 1 ) ( n σ exp 1 2π 2σ 2 = i=1 ( n σ exp n 1 2π 2σ 2 i=1 = exp ( 1 2σ 2 ) n (X i µ 0 ) 2 (X i µ 1 ) 2 ) [ n (X i µ 1 ) 2 i=1 ]) n (X i µ 0 ) 2 i=1

Kita akan menolak H 0 jika λ(x ) < k untuk suatu konstanta k, ( [ n ]) 1 n λ(x ) = exp 2σ 2 (X i µ 1 ) 2 (X i µ 0 ) 2 < k 1 2σ 2 i=1 i=1 [ n (X i µ 1 ) 2 i=1 n (X i µ 1 ) 2 i=1 Sehingga daerah penolakannya adalah ] n (X i µ 0 ) 2 < logk i=1 n (X i µ 0 ) 2 < 2σ 2 logk i=1 2n X (µ 0 µ 1 ) + n(µ 2 1 µ 2 0) < 2σ 2 logk X < 2σ2 logk n(µ 2 1 µ2 0 ) 2n(µ 0 µ 1 ) X < 200logk 25(1.52 ) 2(25)( 1.5)

Selanjutnya, kriteria nilai k dapat ditentukan dengan menggunakan fakta bahwa P(λ(X ) < k µ = µ 0 ) = α. ( ( [ n ]) ) 1 n α = P exp 2σ 2 (X i µ 1 ) 2 (X i µ 0 ) 2 < k µ = µ 0 i=1 i=1. ( α = P X < 2σ2 logk n(µ 2 1 µ2 0 ) ) µ = µ 0 2n(µ 0 µ 1 ) ( [ X µ0 2σ 2 = P σ/ n < logk n(µ 2 1 µ2 0 ) ] ) n µ 0 2n(µ 0 µ 1 ) σ ( = P Z < 200logk ) 25(1.52 ) 25. 50( 1.5) 10 ( ) 56.25 200logk 0.1 = P Z < 150 Dengan menggunakan Atina Ahdika, tabel S.Si, kurva M.Si z, 611.01.010 diperoleh Pengantar k Statistika = 0.5073. Matematika II

Contoh 5 Pendahuluan Misalkan X 1, X 2,..., X n sampel acak Poisson. Akan ditentukan rasio likelihood untuk uji H 0 : λ = λ 0 versus H 1 : λ = λ 1, λ 1 < λ 0 pada tingkat signifikansi α = 0.1. Fungsi likelihood: L = λ n i=1 x i e λn n (x i!) i=1

Misalkan λ 0 = 2 dan λ 1 = 1/2, maka rasio likelihoodnya adalah λ(x ) = L(λ 0) = = L(λ 1 ) = n x i 2i=1 e 2n n (x i!) i=1 n L(2) L(1/2) x i (1/2) i=1 e (1/2)n n (x i!) i=1 n 2 (1/2) i=1 x i e 2n n i=1 x i e (1/2)n

Tolak H 0 jika λ(x ) < k untuk suatu konstanta k, maka λ(x ) = 2 (1/2) n i=1 x i e 2n n i=1 x i e (1/2)n n < k x i 4i=1 e (3/2)n < k ( n ) x i ln 4 3 2 n < ln k i=1 Jadi, H 0 ditolak jika n i=1 x i < k, dengan k = ln k+ 3 2 n ln 4.

Contoh 6 Pendahuluan Perhatikan uji hipotesis berikut: H 0 : p = 0.5 versus H 1 : p = 0.6 Misalkan sampel acak Bernoulli berukuran n = 10 diambil untuk menguji hipotesis tsb, nilai Y = n X i yang mungkin adalah 0, 1,..., 10. Tentukan nilai α dan β jika daerah penolakannya a. 8 Y 10 b. Y {7, 8, 9, 10} i=1

Misalkan X Bernoulli(θ), maka f X (x θ) = θ x (1 θ) 1 x sehingga fungsi likelihoodnya adalah L(θ x) = θ x (1 θ) n x = θ Y (1 θ) n Y

Maka rasio likelihoodnya adalah L(0.5 x) λ(x ) = L(0.6 x) = 0.5Y (1 0.5) n Y 0.6 Y (1 0.6) n Y ( ) 5 Y ( ) 5 n ( 4 = 6 4 5 ) Y

Batas rasio likelihoodnya adalah λ(x ) = ( 5 6 ) Y ( ) 5 n ( ) 4 Y < k 4 5 ( ) 4 Y ( ) 5 n < k 6 4 Jadi H 0 ditolak jika Y > ln ( k ( 4 n ( 5) 4 )) 6

Misal daerah penolakannya a. 8 Y 10, maka α = P(Y > 7) = 1 P(Y 7) = 0.0547 b. Y {7, 8, 9, 10}, maka α = 0.1719

Pendahuluan Lemma Neyman-Pearson Definisi Sebuah tes H 0 : θ = θ 0 versus H 1 : θ = θ 1 berdasarkan daerah kritis C merupakan tes paling kuasa berukuran α jika 1 π C (θ 0 ) = α 2 π C (θ 1 ) π C (θ 1 ) untuk setiap daerah kritis C berukuran α (yaitu, π C (θ 0 ) = α) Daerah kritis C disebut sebagai daerah kritis paling kuasa.

Lemma Neyman-Pearson Lemma Neyman-Pearson Misalkan uji rasio likelihood menolak H 0 jika L(θ 0) L(θ 1 ) < k pada tingkat signifikansi α. Maka, tes lain dengan tingkat signifikansi α α memiliki kuasa yang lebih kecil atau sama dengan kuasa dari uji rasio likelihood. Catatan: Lemma N-P menyatakan bahwa di antara semua tes pada tingkat signifikansi α, uji rasio likelihood akan meminimumkan β Lemma N-P menyatakan bahwa dari seluruh tes dengan tingkat sgnifikansi α, tes yang menolak H 0 untuk nilai rasio likelihood yang kecil adalah tes yang paling kuasa (Most Powerful Test atau MP Test)

Lemma Neyman-Pearson Misalkan X 1,..., X n mempunyai fungsi peluang bersama f X1,...,X n (x 1,..., x n ; θ). Misalkan λ(x 1,..., x n ; θ 0, θ 1 ) = f X 1,...,X n (x 1,..., x n ; θ 0 ) f X1,...,X n (x 1,..., x n ; θ 1 ) Misalkan C merupakan himpunan C = {(x 1,..., x n ) λ(x 1,..., x n ; θ 0, θ 1 ) k} di maka k adalah suatu konstanta sedemikian sehingga P [(X 1,..., X n ) C θ 0 ] = α Maka C adalah daerah kritis paling kuasa pada tingkat signifikansi α untuk uji H 0 : θ = θ 0 versus H 1 : θ = θ 1.

Contoh 7 Pendahuluan Lemma Neyman-Pearson Misalkan sampel acak berukuran n dari distribusi Eksponensial X i Eksp(θ). Kita akan melakukan uji hipotesis H 0 : θ = θ 0 versus H 1 : θ = θ 1 di mana θ 1 > θ 0. Lemma N-P menyatakan tolak H 0 jika λ(x, θ 0, θ 1 ) = θ n 0 exp( x i /θ 0 ) θ1 n exp( x i /θ 1 ) k di mana k adalah konstanta sehingga P [λ(x ; θ 0, θ 1 ) k θ = θ 0 ] = α

Lemma Neyman-Pearson Sekarang P [λ(x ; θ 0, θ 1 ) k θ = θ 0 ] [ ] = P Xi (1/θ 1 1/θ 0 ) ln((θ 0 /θ 1 ) n k) θ = θ 0 sehingga [ ] P [X C θ = θ 0 ] = P Xi k 1 θ = θ 0 di mana k 1 = ln((θ 0 /θ 1 ) n k)/(1/θ 1 1/θ 0 ). Perhatikan bahwa tanda pertaksamaan berubah karena 1/θ 1 1/θ 0 < 0 dalam hal ini. Maka daerah kritis paling kuasa mempunyai bentuk C = {(x 1,..., x n ) x i k 1 }.

Lemma Neyman-Pearson Perhatikan bahwa di bawah H 0 : θ = θ 0, kita mempunyai 2 X i /θ 0 χ 2 (2n), maka k 1 = θ 0 χ 2 (2n)/2 akan memberikan daerah kritis pada tingkat signifikansi α dan sebuah tes yang ekivalen akan menolak H 0 jika 2 X i /θ 0 χ 2 1 α (2n).

Contoh 8 Pendahuluan Lemma Neyman-Pearson Misalkan sampel acak berukuran n dari distribusi Normal dengan mean 0 X i N(0, σ 2 ). Kita akan menguji H 0 : σ 2 = σ 2 0 versus H 1 : σ 2 = σ 2 1 di mana σ2 1 > σ2 0. Maka

Contoh 9 Pendahuluan Lemma Neyman-Pearson Kita akan menentukan bentuk uji paling kuasa untuk menguji H 0 : p = p 0 versus H 1 : p = p 1 > p 0 berdasarkan statistik S Binomial(n, p). Maka