112 年 國立中山大學財務管理學系碩士班丙組《統計學》
第 1 題5 分
【題組:包括第1-4題。再次提醒:第1-4題為單選題。】
令 為一組連續型隨機樣本,其中每一個隨機變數皆服從標準常態分配,期望值皆為0,變異數皆為1。
- 的變異數是以下何者?
(A) 2
(B) 4
(C) 8
(D) 12
(E) 16
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本題考驗對隨機變數線性組合變異數性質以及卡方分配的理解。
標準常態分配隨機變數 。
若 為獨立的標準常態隨機變數,則 服從自由度為 1 的卡方分配,即 。
卡方分配 的期望值為 ,變異數為 。
因此,對於 :
令 。
第 2 題5 分
【題組:包括第1-4題。再次提醒:第1-4題為單選題。】
令 為一組連續型隨機樣本,其中每一個隨機變數皆服從標準常態分配,期望值皆為0,變異數皆為1。
- 的變異數是以下何者?
(A) 1
(B)
(C) 2
(D)
(E) 以上皆非
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本題考驗對隨機變數比率變異數的理解,以及 F 分配的相關知識。
和 是獨立的標準常態隨機變數,所以 且 。
我們知道 服從自由度為 (1, 1) 的 F 分配,即 。
第 3 題5 分
【題組:包括第1-4題。再次提醒:第1-4題為單選題。】
令 為一組連續型隨機樣本,其中每一個隨機變數皆服從標準常態分配,期望值皆為0,變異數皆為1。
- 令隨機變數 , 的變異數是以下何者?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E) 以上皆非
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本題考驗對隨機變數比率變異數的理解。
是獨立的標準常態隨機變數。
服從平均值為 ,變異數為 的常態分配。
令 ,則 。
。
和 是獨立的,因為 與 獨立。
, 。
, 。
計算 。
這是一個複雜的計算,通常不會直接計算這種比率的變異數,除非有特殊結構。
由於 ,直接使用 會遇到除以零的期望值問題。
然而,我們可以利用期望值的性質來思考。
。
第 4 題5 分
【題組:包括第1-4題。再次提醒:第1-4題為單選題。】
令 為一組連續型隨機樣本,其中每一個隨機變數皆服從標準常態分配,期望值皆為0,變異數皆為1。
- 令隨機變數 , 的變異數是以下何者?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E) 以上皆非
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本題考驗對卡方分配及其比率變異數的理解。
是獨立的標準常態隨機變數。
根據第一題的分析,我們知道:
令 且 。
則 且 。
和 是獨立的,因為它們由不同的 組成。
。
。
我們可以將 改寫成 。
服從自由度為 的 F 分配。
第 5 題16 分
- 研究者想了解成年人對於金融知識的了解程度,設計測驗問卷請受測者回答並予以評分。
這次的研究共有16位受測者,得分由小至大排列如下:
32 35 37 45 46 56 58 61 65 70 72 77 79 85 88 90
研究者運用R語言進行統計分析,將以上16個數據存放在f_grade變數中,並且想了解以下
內容:
(i) 這16個數據的敘述統計;
(ii) 金融知識測驗分數的母體平均數是否為60分,使用指令
t.test(f_grade, mu=60, alternative="two.sided", conf.level=0.95),得到表一;
(iii)及格標準若為60分,母體及格比例是否大於0.5,使用指令
prop.test(9,16,0.5,alternative="greater", correct=F),得到表二。
以下敘述哪些或哪一項正確?
(A) 使用 summary(f_grade)指令,得到的第一四分位數是45.5。
(B) 表一(甲)這格數字大於72.5。
(C) 如果信心水準改為90%,則表一雙尾信賴區間的寬度會變窄。
(D) 表二(乙)這格數字等於0.25。
(E) 表二(丙)這格數字小於0.8。
One Sample t-test
data: f_grade
表一:用於回答第5題
t = 0.46886, df = (??), p-value = 0.6459
alternative hypothesis: true mean is not equal to 60
95 percent confidence interval:
52.02145 (甲)
sample estimates:
mean of x
62.25
1-sample proportions test without continuity correction
data: 9 out of 16, null probability 0.5
X-squared = (乙), df = (??), p-value = 0.3085
alternative hypothesis: true p is greater than 0.5
95 percent confidence interval:
0.3645782 (丙)
sample estimates:
p
(??)
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核心觀念
本題考查:
- R 語言
summary()的四分位數計算。 - 單一母體平均數的 檢定與信賴區間。
- 單一母體比例的卡方檢定與信賴區間。
- 信心水準對信賴區間寬度的影響。
解題方法
資料共有 筆,總和為 ,因此樣本平均數為
一、第一四分位數
R 的 summary() 預設使用第 7 型四分位數。第一四分位數的位置為
第 4 筆與第 5 筆資料分別為 、,所以
二、表一:單一母體平均數的 檢定
檢定統計量為
其中 ,自由度為
由資料可得樣本標準差約為
因此標準誤為
在 95% 信賴水準下,
故信賴區間為
所以表一中的
三、表二:單一母體比例檢定
樣本中及格者有 人,總人數為 人,樣本比例為
第 6 題16 分
- 考慮下列迴歸模型: , 其中 表示第 組樣本,誤差項 為 i.i.d. 且 , 。研究者取得的 、、、 資料數據皆為正數,而且自變數之間沒有線性重合。如果樣本數 ,以下敘述哪些或哪一項正確?
(A) 考慮假設檢定:虛無假設是 ,對立假設是 ,如果得到不拒絕虛無假設的結論,最好是重跑另一個無截距模型(自變數仍為 ,應變數仍為 ),用無截距模型對 進行推論。
(B) 考慮兩組假設檢定: (i) 虛無假設是 ,對立假設是 不全為 0; (ii) 虛無假設是 ,對立假設是 。在顯著水準為 0.05 的前提下如果在第 (ii) 組得到拒絕虛無假設的結論,則第 (i) 組也會得到拒絕虛無假設的結論。
(C) 考慮假設檢定:虛無假設是 ,對立假設是 。在顯著水準為 0.05 的前提下如果得到不拒絕虛無假設的結論,我們將第二個自變數由 改為 並且同時考慮自變數 與 ,重跑迴歸後,同樣會得到不拒絕虛無假設的結論。
(D) 考慮假設檢定:虛無假設是 ,對立假設是 。在顯著水準為 0.05 的前提下如果得到不拒絕虛無假設的結論,當顯著水準改為 0.1,有可能得到拒絕虛無假設的結論。
(E) 設定 ,考慮兩組假設檢定: (i) 虛無假設是 ,對立假設是 ; (ii) 虛無假設是 ,對立假設是 。在顯著水準為 0.05 的前提下如果在第 (ii) 組得到拒絕虛無假設的結論,第 (i) 組未必得到拒絕虛無假設的結論。
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本題考驗對迴歸分析中假設檢定、模型設定、變數轉換以及檢定結果解釋的理解。
模型: , 其中 獨立同分布, 。自變數無共線性。
分析選項 (A):
若檢定 時不拒絕虛無假設,這表示在顯著水準 下,我們沒有足夠證據顯示 。然而,這並不意味著 確實為 0。
如果我們不拒絕 ,這表示模型中包含截距項 可能不是必須的。
但是,直接重跑一個無截距模型並不能保證對 的推論會更好。
一個常見的做法是,如果 不顯著,可以考慮移除截距項。然而,是否移除截距項也需要根據理論或模型的目的來決定。
即使不拒絕 ,這並不代表 真的為 0, 移除截距項可能會改變對其他係數的估計和推論。
而且,移除截距項與保留截距項是兩種不同的模型設定,它們的係數估計值和推論結果可能會有差異。
通常,如果理論上認為截距項應該存在,即使其統計檢定不顯著,也應保留。
因此,「最好是重跑另一個無截距模型」的說法不一定正確。
此外,如果我們不拒絕 ,且模型的擬合優度 (如 ) 仍然很高,則可以考慮移除截距項。
但這並非絕對,且「最好」的說法過於絕對。
因此,選項 (A) 可能不正確。
分析選項 (B):
(i) 檢定 (整體迴歸的顯著性檢定)。
(ii) 檢定 (對 的個別檢定)。
在顯著水準 下,如果在 (ii) 中拒絕 , 表示 顯著不為 0。
這意味著至少有一個自變數對 有顯著影響。
然而,這並不保證 (i) 的虛無假設 一定會被拒絕。
因為 (i) 是檢定所有自變數是否同時為 0。如果 顯著,但 和 都非常接近 0,則 (i) 的檢定結果可能是不拒絕。
例如,如果 檢定統計量 (對應 (i)) 的 p-value 大於 0.05,則我們不拒絕 。
而 (ii) 的 t 檢定統計量 (對應 ) 的 p-value 小於 0.05,則我們拒絕 。
因此,從 (ii) 拒絕 並不必然導致 (i) 拒絕 。
例如,一個常見情況是,個別自變數檢定顯著,但整體迴歸檢定不顯著 (這通常發生在自變數較多時,或自變數之間的相關性較高時)。
所以,選項 (B) 敘述不正確。
分析選項 (C):
考慮模型 。
檢定 vs 。
如果得到不拒絕 的結論 (即 在統計上不顯著)。
現在考慮一個新模型,將 改為 ,並保持 。
新模型為 。
第 7 題16 分
- 研究者想要了解某產業的產出(Y)、勞動投入(L)、資本投入(K)三者間的關係,設計下列迴歸模型:
其中 表示第 個公司, 表示誤差項。研究者收集該產業 61家公司於去年年底的財務資
料,以適當的代理變數衡量 、、,其中產出 與資本投入 的衡量單位皆為千元,勞動
投入 的衡量單位為人數。使用 R 語言進行迴歸分析,報表部份內容如表三所示(有些數字
經四捨五入處理)。
以下敘述哪些或哪一項正確?
(A) 在 R 語言若要對於某個數據取自然對數,可運用函數 ln。
(B) 表三(丁)這格數字大於(戊)這格數字。
(C) 的係數估計值意義是:在其他條件不變的前提下,當勞動投入增加 1%,產出將增加
0.57%。
(D) 如果 、 的數據不變,但是將資本投入(K)的數據單位調整成以「元」為單位,新的分
析結果 的估計值仍為 0.278。
(E) 考慮假設檢定:虛無假設是 ,對立假設是 ,由表三可推得拒絕
虛無假設的結論。
Call:
lm(formula = lny ~ InL + InK)
Residuals:
Min 1Q Median 3Q Max
-2.3969 -0.6511 0.1407 0.7615 1.6871
Coefficients:
Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
(Intercept) 8.091 (??) (??) (??) ***
InL 0.570 (??) (??) (??) **
InK 0.278 (??) (??) (??) *
Signif. codes: 0 ‘' 0.001 ‘' 0.01 ‘' 0.05 '.' 0.1'' 1
Residual standard error: (??) on (??) degrees of freedom
Multiple R-squared: (丁), Adjusted R-squared:(戊)
F-statistic: 59.78 on (??) and (??) DF, p-value: (??)
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核心觀念
本題考查:
- R 語言自然對數函數。
- 對數—對數迴歸模型中的彈性解釋。
- 與調整後 。
- 迴歸變數測量單位改變對係數的影響。
- 線性限制假設檢定。
模型為:
樣本數 ,解釋變數個數 ,因此殘差自由度為:
解題方法
由表中 ,可利用:
求得:
調整後 為:
因此 Multiple -squared(丁)大於 Adjusted -squared(戊)。
選項分析
(A) 錯誤
R 語言計算自然對數使用:
log(x)
R 並沒有內建的 ln() 函數,因此此敘述錯誤。
(B) 正確
由計算結果:
所以:
此敘述正確。
(C) 正確
在對數—對數模型中:
表示在其他條件不變下, 增加 時, 約增加 。
第 8 題16 分
- 某金融機構一年前在網路銀行推出某項理財功能(稱為 N 功能),現在想要了解什麼特質的
客戶會在網路銀行使用 N 功能。研究部門抽樣取得 1000 位客戶資料並進行羅吉斯迴歸
分析,模型如下:
就第 位客戶而言, 表示曾使用 N 功能, 表示從未使用 N 功能。此外考慮三個自
變數: 為表示客戶性別的虛擬變數, 代表女客戶, 代表男客戶; 為客戶過
去一年內曾到實體銀行財富管理部門現場洽詢的次數; 為客戶年收入(單位為百萬元)。
使用 R 語言進行羅吉斯迴歸分析,報表部份內容如表四所示(有些數字經四捨五入處理)。
以下敘述哪些或哪一項正確?
(A) 表四(己)這格數字為介於-1.96與+1.96之間。
(B) 表四(庚)這格數字為999。
(C) 表四(辛)這格數字為997。
(D) 如果調整 的數據單位,年收入改用「千萬元」為單位,而且 、、 的數據不變,
則新的分析結果 的估計值為 0.0575。
(E) 「是否曾使用網路銀行的N功能」這件事與性別無關。
Call:
lm(formula = lny ~ InL + InK)
Residuals:
Min 1Q Median 3Q Max
-2.3969 -0.6511 0.1407 0.7615 1.6871
Coefficients:
Estimate Std. Error z value Pr(>|z|)
(Intercept) -1.621 (??) (??) (??) **
x1 -0.131 (??) (??) (??)
x2 -0.130 (??) (己) (??) *
x3 0.575 (??) (??) (??) *
Signif. codes: 0 ‘' 0.001 ‘' 0.01 ‘' 0.05 '.' 0.1'' 1
(Dispersion parameter for binomial family taken to be 1)
Null deviance: 1239.8 on (庚) degrees of freedom
Residual deviance: 1227.7 on (辛) degrees of freedom
AIC: 1235.7
Number of Fisher Scoring iterations: 4
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核心觀念
本題考查羅吉斯迴歸的三項觀念:
-
Wald 統計量與顯著性代碼:
-
廣義線性模型的自由度:
-
自變數單位改變時,迴歸係數會按相反比例調整。
羅吉斯迴歸模型可寫成:
其中 。
解題方法
(一)判斷 值
表中 的顯著性代碼為 *,代表雙尾檢定的 值小於 ,因此:
又因為 的估計係數為 ,其 值必為負數,所以:
(二)計算自由度
樣本數為 。
- Null model 只有截距項,共估計 1 個參數:
- 完整模型包含截距、、、,共 4 個參數:
(三)調整 的單位
原本 以「百萬元」為單位;改成「千萬元」後,新的變數為:
因此:
原本的線性項為:
第 9 題16 分
- 令 為一組連續型隨機樣本,樣本數 固定且有限,其中每一個隨機變數皆服從常態分配,期望值皆為 ,變異數皆為 ,而且 與 皆未知。令 , ,以下敘述哪些或哪一項正確?
(A) 與 之間彼此獨立。
(B) 與 之間彼此獨立。
(C) 的變異數為 。
(D) 為 的充分統計量。
(E) 為 的不偏估計量。
【參考公式】
● 若 服從自由度為 的卡方分配,機率密度函數如下:
● 若 服從自由度為 的 分配,機率密度函數如下:
● 若 服從自由度為 的 分配,機率密度函數如下:
【試題至此全部結束,以下無其他試題】
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本題考驗對樣本平均數、樣本變異數性質,卡方分配、獨立性、充分統計量及不偏估計量的理解。
背景: 為來自 的隨機樣本。
。
。
分析選項 (A):
和 之間的獨立性。
由於 是所有 的線性組合,而 也是 的線性組合。
對於來自常態分配的樣本,樣本平均數 與樣本中任何一個觀測值 的離差 之間不是獨立的。
例如,考慮 。 。 。
和 是相關的 (因為它們來自同一個樣本)。
因此, 和 之間不獨立。
選項 (A) 敘述不正確。
分析選項 (B):
與 之間的獨立性。
根據 Cochran's Theorem, 如果 是來自 的獨立同分布隨機變數,則 。
我們可以將 分解為兩部分:
。
其中 。
所以, 且 。
Cochran's Theorem 指出, 這兩部分是獨立的。
即, 和 是獨立的。
由於 是常數,這意味著 和 是獨立的。
進一步推論, 和 是獨立的。
由於 和 之間存在函數關係,且 是常數,這並不直接意味著 和 獨立。
然而,對於常態分配樣本, 和 是統計獨立的。
這是一個重要的統計性質。