← Ünite 6
İstatistik Analiz

Ünite 6: Örnekleme – Student (T) Dağılımı Olasılıkları Kullanılarak Anakütle Ortalamasının Tahmin Edilmesi: Küçük Örnek Durumu

Bebek Boyları Örnek İncelemesi
Normal zamanında dünyaya gelen 25 bebeğin boyları incelenmiş, ortalama boy 50 cm ve s=2,7 cm olarak hesaplanmıştır. %95 güven sınırları altında bebeklerin boy ortalamasının 48,88 cm ile 51,11 cm arasında olduğu tespit edilmiştir.
Üsküdar – Eminönü Vapur Seferleri
İstanbul Şehir Hatları İşletmesi tarafından Üsküdar ile Eminönü arasında yapılan 16 vapur seferi incelenmiştir. Ortalama seyahat süresi 13 dakika, örnek dağılma ölçüsü s=3 dakika olarak bulunmuş ve %90 güven sınırları hesaplanmıştır.
Cep Telefonu Günlük Pil Ömrü Araştırması
Bir cep telefonu kullanıcısı 5 gün boyunca pil ömrünü gözlemlemiş, 18 saatlik ortalama kullanım süresi elde etmiştir. Örnek dağılma ölçüsü 1.58 bulunarak %99 güven sınırları altında pil ömrünün 14.73 ile 21.26 saat arasında değiştiği hesaplanmıştır.
Örnek Birim Sayısı Eşiği (30 Sınırı)
İstatistiksel uygulamalarda 30 birim, küçük örnek ile büyük örnek ayrımını belirleyen kritik eşiktir. 30'dan az gözlemlerde t dağılımı kullanılırken, 30 ve üzerindeki gözlemlerde normal dağılım yaklaşımı benimsenir.

Anahtar Kavramlar

Küçük Örnek DurumuAnakütle dağılımının normal olduğu ancak anakütle varyansının bilinmediği durumlarda örnek birim sayısının 30'dan az olması halidir. Bu durumda normal dağılım yerine Student (t) olasılık dağılımı tablosu kullanılarak aralık tahmini yapılır.
Student (t) DağılımıŞekli n-1 serbestlik derecesine göre değişen, normal dağılım gibi simetrik olan ve gözlem sayısının 30'dan fazla olması halinde normal dağılıma yaklaşan bir olasılık dağılımıdır. Öğrenci notlarının bu dağılıma uyması sebebiyle bu isimle anılır.
Örnek S DeğeriÖrnek kütle dağılma ölçüsünü hesaplarken paydada n yerine n-1 kullanılarak elde edilen değerdir. Anakütle standart sapmasının bilinmediği durumlarda onun hatasız bir tahmin edicisi olarak kullanılır.
Serbestlik DerecesiStudent (t) dağılım tablosunda standart değeri bulmak için kullanılan ve örnek birim sayısının bir eksiği (n-1) olarak hesaplanan parametredir.
Anakütle Standart Sapması (Sigma)Anakütleye ilişkin tüm birimlerin dağılma ölçüsü olup anakütle varyansının kareköküdür. Küçük örnek durumlarında genellikle bilinmez ve örnek standart sapması ile tahmin edilir.
Örnek Standart SapmasıÖrneklem içindeki gözlem birimlerinin ortalamadan ne kadar yayıldığını gösteren ve s harfiyle ifade edilen dağılma ölçüsüdür.
Standart HataÖrnek ortalamalarının teorik dağılımının standart sapmasıdır. Anakütle standart sapması bilindiğinde sigma bölü kök n, bilinmediğinde ise s bölü kök n formülüyle hesaplanır.
Homojen AnakütleBirimlerin birbirine çok benzer özellikler gösterdiği, değişkenliğin ve dağılmanın çok az olduğu anakütle yapısıdır. Bu tür anakütlelerde az sayıda örnekle bile isabetli tahminler yapılabilir.
Heterojen AnakütleBirimlerin birbirinden çok farklı özellikler taşıdığı ve değişkenlik derecesinin yüksek olduğu anakütle yapısıdır. Bu tür yapılarda doğru tahminler için daha fazla örnek çekilmesi gerekir.
Güven Sınırları (Aralık Tahmini)Bilinmeyen bir anakütle parametresinin (örneğin anakütle ortalamasının) belirli bir olasılıkla (örneğin %95 veya %99) içinde bulunacağı alt ve üst sınır değerlerini belirleme işlemidir.
Nokta TahminiAnakütle parametresinin tek bir sayısal değer ile tahmin edilmesidir (Örn: Örnek ortalamasının anakütle ortalamasına eşit kabul edilmesi).
Alfa (α) Anlamlılık DüzeyiGüven sınırları hesaplanırken anakütle ortalamasının güven sınırları dışında kalma olasılığını ifade eden orandır.
Merkezi Limit TeoremiÖrnek birim sayısının yeterince büyük olması durumunda (genellikle n >= 30), anakütle dağılımı ne olursa olsun örnek ortalamaları teorik dağılımının normale yaklaşacağını belirten teoremdir.
Sistematik Hatasız Tahmin EdiciÖrnek ortalamasının veya örnek s değerinin, karşılık geldiği anakütle parametresini (mu veya sigma) hiçbir sistematik sapma olmaksızın temsil etme özelliğidir.

Diğer Önemli Bilgiler

Uç Örnek Olay: Sınav Notu Homojenliği

Bir sınavda tüm öğrencilerin 75 alması durumunda dağılım veya değişkenlik sıfırdır. Bu uç örnek, homojen anakütlelerde tek bir öğrencinin örnek olarak seçilmesinin tüm sınıfı anlamak için yeteli olacağını somutlaştırır.

Serbestlik Derecesi Uygulaması (n-1)

25 birimlik bebek boyu uygulamasında serbestlik derecesi 24 olarak alınmıştır. t tablosunda 24 serbestlik derecesi ve alfa=0.05 kesişiminde standart değer 2.064 olarak okunmuştur.

Vapur Seferleri Serbestlik Derecesi

16 vapur seferinin incelendiği örnekte n=16 olup, n-1 formülüyle serbestlik derecesi 15 olarak hesaplanmıştır. Alfa=0.10 anlamlılık düzeyinde t tablosundan okunan değer 1.753 olmuştur.

Pil Ömrü Gözlem Veri Seti

5 günlük pil ömrü gözleminde X değerlerinin toplamı 90, kareler toplamı (Xi - X_bar)^2 ise 10 olarak verilmiştir. Bu verilerden hareketle örnek varyansı 2.5 ve s değeri 1.58 olarak hesaplanmıştır.

Örnek Büyüklüğünün Güven Aralıklarına Etkisi

Bebek boyu örneğinde birim sayısı 25'ten 49'a çıkarıldığında, standart hata formülündeki payda büyümüş ve %95 güven aralığı sınırları daralarak daha hassas bir tahmin elde edilmiştir.

Standart Hatayı Azaltma Yöntemi

Anakütle değişkenliği değiştirilemediği için standart hatayı küçültmenin ve güven sınırlarını daraltmanın tek matematiksel yolu, formülün paydasındaki örnek birim sayısını (n) artırmaktır.

Sınavda Dikkat Et

  • Küçük örnek durumunda (n < 30) kesinlikle normal dağılım (z) tablosu değil, Student (t) dağılım tablosu kullanılmalıdır; sınavda bu çeldiriciye dikkat edin.
  • Serbestlik derecesinin her zaman örnek birim sayısının bir eksiği (n-1) olduğunu unutmayın; n=25 için serbestlik derecesi 24'tür.
  • Standart hata formülünün paydasında n değil kök(n) olduğunu unutmayın (s / kök n); hesap sorularında karekök almayı atlamayın.
  • Ortalamanın standart hatası arttıkça güven sınırlarının daralmadığını, aksine genişlediğini iyi kavrayın.
  • Değişkenliği yüksek (heterojen) anakütlelerde güven sınırlarını daraltmanın tek matematiksel yolunun örnek birim sayısını (n) artırmak olduğunu aklınızdan çıkarmayın.
  • Alfa (α) anlamlılık düzeyi ile güven olasılığı (1 - α) arasındaki ilişkiyi karıştırmayın; %95 güven düzeyi için α = 0.05'tir.
  • Örnek birim sayısı 30 ve üzerine çıktığında (n >= 30) t dağılımından normal dağılım (z) tablosuna geçildiğini unutmayın.