17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji...

31
Statistika Teknik Uji Hipotesis 18-Aug-17 http://istiarto.staff.ugm.ac.id 1 Magister Pengelolaan Air dan Air Limbah Universitas Gadjah Mada

Transcript of 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji...

Page 1: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

StatistikaTeknikUjiHipotesis

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

1

MagisterPengelolaanAirdanAirLimbahUniversitasGadjahMada

Page 2: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesis• ModelMatematikavs Pengukuran• komparasigaristeoretik(prediksimenurutmodel)dandatapengukuran

• jikaprediksimodelsesuaidengandatapengukuran,makamodelditerima

• jikaprediksimodelmenyimpangdaridatapengukuran,makamodelditolak

• Dalamsejumlahkasus,yangterjadiadalah• hasilkomparasiprediksimodeldandatapengukurantidakcukupjelasuntukmenyatakanbahwamodelditerimaatauditolak

• ujihipotesissebagaialatanalisisdalamkomparasitersebut

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

2

Page 3: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

ProsedurUjiHipotesis• Rumuskanhipotesis• Rumuskanhipotesisalternatif• Tetapkanstatistikauji• Tetapkandistribusistatistikauji• Tentukannilaikritiksebagaibatasstatistikaujiharusditolak• Kumpulkandatauntukmenyusunstatistikauji• Kontrolposisistatistikaujiterhadapnilaikritis

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

3

Page 4: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

KemungkinanKesalahan

pilihankeadaannyata

hipotesisbenar hipotesissalah

menerima taksalah kesalahantipeII

menolak kesalahantipeI taksalah

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

4

Page 5: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Notasi

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

5

H0 =hipotesis(yangdiuji)

Ha =hipotesisalternatif

1−α =tingkatkeyakinan(confidencelevel)

Page 6: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiRata-rata

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

6

H0 : µ =µ1

Ha : µ =µ2

X <µ1− z1−α

σX

n⇒ Z < −z1−α

DistribusiNormalσX2 diketahui

Z =

nσX

X −µ1( )Statistikauji: berdistribusinormal

Jikaμ1 >μ2:H0 ditolakjika

Jikaμ1 <μ2:H0 ditolakjika X <µ1+ z1−α

σX

n⇒ Z > z1−α

Page 7: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

7

luas=α

z1−α

prob Z > z1−α( ) = α

Page 8: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiRata-rata

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

8

H0 : µ =µ1

Ha : µ =µ2

X <µ1− t1−α ,n−1

sX

n

DistribusiNormalσX2 tidakdiketahui

T =

nsX

X −µ1( )Statistikauji: berdistribusit

H0 ditolakjika: jikaμ1 >μ2

X >µ1+ t1−α ,n−1

sX

njikaμ1 <μ2

Page 9: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiRata-rata

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

9

H0 : µ =µ0

Ha : µ ≠µ0

Z =n

σX

X −µ0( ) > z1−α 2

DistribusiNormalσX2 diketahui

Z =

nσX

X −µ0( )Statistikauji: berdistribusinormal

H0 ditolakjika:

Page 10: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiRata-rata

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

10

H0 : µ =µ0

Ha : µ ≠µ0

t =n

sX

X −µ0( ) > t1−α 2,n−1

DistribusiNormalσX2 tidakdiketahui

T =

nsX

X −µ0( )Statistikauji: berdistribusit

H0 ditolakjika:

Page 11: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiRata-rata• Hasilujihipotesisadalah• menolakH0,atau• tidakmenolakH0

• Artinya• H0:μ =μ0

• TidakmenolakH0 à “menerima”H0 berartibahwaμ tidakberbedasecarasignifikandenganμ0.

• Tetapitidakdikatakanbahwaμ benar-benarsamadenganμ0karenakitatidakmembuktikanbahwaμ =μ0.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

11

Page 12: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Ujihipotesisbedanilairata-rataduabuahdistribusinormal

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

12

H0 : µ1−µ2 = δ

Ha : µ1−µ2 ≠ δ

z =n

σX

X −µ0( ) > z1−α 2

Z =X1−X2 −δ

σ12 n1+σ2

2 n2( )1 2Statistikauji: berdistribusinormal

H0 ditolakjika:

var X1( ) dan var X2( ) diketahui

Page 13: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Ujihipotesisbedanilairata-rataduabuahdistribusinormal

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

13

H0 : µ1−µ2 = δ

Ha : µ1−µ2 ≠ δ

t =n

sX

X −µ0( ) > t1−α 2,n1+n2−2

T =X1−X2 −δ

n1+ n2( ) n1−1( ) s12 + n2 −1( ) s2

2#$

%&

n1n2 n1+ n2 −2( )#$ %&

'()

*)

+,)

-)

1 2Statistikauji:

berdistribusit dengan(n1+n2–2)degreesoffreedom

H0 ditolakjika:

var X1( ) dan var X2( ) tidak diketahui

Page 14: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiVarian

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

14

H0 : σ2 = σ02

Ha : σ2 ≠ σ02

χα 2,n−1

2 < χc2 < χ1−α 2,n−1

2

DistribusiNormal

χc

2 =Xi −X( )σ0

2i=1

n

∑Statistikauji: berdistribusichi-kuadrat

H0 diterima(tidakditolak)jika:

Page 15: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiVarian

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

15

H0 : σ12 = σ2

2

Ha : σ12 ≠ σ2

2

Fc > F1−α ,n1−1,n2−1

2DistribusiNormal

Fc =

s12

s22Statistikauji: berdistribusiF dengan

H0 ditolakjika:

n1−1( ) dan n2 −1( ) degrees of freedom

s12 > s2

2

Page 16: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesisNilaiVarian

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

16

H0 : σ12 = σ2

2 = ... = σ k2

Ha : σ12 ≠ σ2

2 ≠ ... ≠ σ k2

Qh> χ1−α ,k−1

2

DistribusiNormal

Qh

Statistikauji: berdistribusichi-kuadratdengan(k – 1)degreesoffreedom

H0 ditolakjika:

Q = n−1( ) lnni −1( ) si

2

N − ki=1

k

∑#

$%%

&

'((i=1

k

∑ − n−1( ) ln si2

i=1

k

h =1+1

3 k −1( )1

ni −1−

1N − k

)

*+

,

-.

i=1

k

N = nii=1

k

Page 17: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

UjiHipotesis• Latihan• LihatkembalidatadebitpuncaktahunanSungaiXYZ.

• Ujihipotesisyangmenyatakanbahwadebitpuncaktahunanrerataadalah650m3/sdanvariansadalah45.000m6/s2.

• Contohujihipotesis.pdf• Exercisesonhypothesisthesis.pdf

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

17

Page 18: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

CDFPLOTONPROBABILITYPAPERGoodnessofFitTest

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

18

Page 19: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

TestingTheGoodnessofFitofDatatoProbabilityDistributions• Graphical(andvisual)methodstojudgewhetherornotaparticulardistributionadequatelydescribesasetofobservations:• plotandcomparetheobservedrelativefrequencycurvewiththetheoreticalrelativefrequencycurve

• plottheobserveddataonappropriateprobabilitypaperandjudgeastowhetherornottheresultingplotisastraightline

• Statisticaltests:• chi-squaregoodnessoffittest• theKolmogorov-Smirnovtest

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

19

Page 20: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

AnnualPeakDischargeofXYZRiver

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Relativ

efreq

uency

Discharge(m3/s)

observeddatatheoreticaldistribution

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

20

Page 21: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

21

markers: observed dataline: theoretical distribution

Page 22: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

22

NormalDistributionPaper

Page 23: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTest

• Methodoftest• Comparisonbetweentheactualnumberofobservationsandtheexpectednumberofobservations(expectedaccordingtothedistributionundertest)thatfallintheclassintervals.

• Theexpectednumbersarecalculatedbymultiplyingtheexpectedrelativefrequencybythetotalnumberofobservations.

• Theteststatisticiscalculatedfromthefollowingrelationship:

χc

2 =Oi − Ei( )2

Eii=1

k

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

23

Page 24: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTest˃ Theteststatisticiscalculatedfromthefollowingrelationship:

χc

2 =Oi − Ei( )2

Eii=1

k

∑where:k isthenumberofclassintervalsOi isthenumberofobservationsintheithclassintervalEi istheexpectednumberofobservationsintheithclassinterval

accordingtothedistributionbeingtestedχc2 hasadistributionofchi-squarewith(k – p – 1)degreesoffreedom,

wherep isthenumberofparametersestimatedfromthedata

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

24

Page 25: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTest˃ Theteststatisticiscalculatedfromthefollowingrelationship:

χc

2 =Oi − Ei( )2

Eii=1

k

˃ Thehypothesisthatthedataarefromthespecifieddistributionis rejected if:

χc2 > χ1−α ,k−p−1

2

1−α α

χ1−α ,k−p−12

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

25

Page 26: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

TheKolmogorov-SmirnovTest

• StepsintheKolmogorov-Smirnovtest:• LetPX(x)bethecompletelyspecifiedtheoreticalcumulativedistributionfunctionunderthenullhypothesis.

• LetSn(x)bethesamplecomulativedensityfunctionbasedonnobservations.Foranyobservedx,Sn(x)=k/n wherek isthenumberofobservationslessthanorequaltox.

• Determinethemaximumdeviation,D,definedby:D =max|PX(x)– Sn(x)|

• If,forthechosensignificancelevel,theobservedvalueofD isgreaterthanorequaltothecriticaltabulatedoftheKolmogorov-Smirnovstatistic,thehypothesisisrejected.TableofKolmogorov-Smirnovteststatisticisavailableinmanybooksonstatistics.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

26

Page 27: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

TheKolmogorov-SmirnovTest

• NotesontheKolmogorov-Smirnovtest:• ThetestcanbeconductedbycalculatingthequantitiesPX(x)andSn(x)ateachobservedpointor

• Byplottingthedataontheprobabilitypaperandandselectingthegreatestdeviationontheprobabilityscaleofapointfromthetheoreticalline.• Thedatashouldnotbegroupedforthistest,i.e.ploteachpointofthedataontheprobabilitypaper.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

27

Page 28: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTestandTheKolmogorov-SmirnovTest• Exercise• Dothechi-squaregoodnessoffittestandtheKolmogorov-SmirnovtesttotheannualpeakdischargeofXYZRiveragainstnormaldistribution.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

28

Page 29: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTestandTheKolmogorov-SmirnovTest• Notesonbothtestswhentestinghydrologicfrequencydistributions.• Bothtestsareinsensitiveinthetailsofthedistributions.• Ontheotherhand,thetailsareimportantinhydrologicfrequencydistributions.

• Toincreasesensitivityofchi-squaretest• Theexpectednumberofobservationsinaclassshallnotbelessthan3(or5).

• Definetheclassintervalsothatunderthehypothesisbeingtested,theexpectednumberofobservationsineachclassintervalisthesame.• Theclassintervalswillbeofunequalwidth.• Theintervalwidthswillbeafunctionofthedistributionbeingtested.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

29

Page 30: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

Chi-squareGoodnessofFitTestandTheKolmogorov-SmirnovTest• Exercise• Redothechi-squaregoodnessoffittestandtheKolmogorov-SmirnovtesttotheannualpeakdischargeofXYZRiveragainstnormaldistribution.• Definetheclassintervalssothattheexpectednumberofobservationsineachclassintervalisthesame.

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

30

Page 31: 17 Universitas Gadjah Mada Statistika Teknik distiarto.staff.ugm.ac.id/docs/staterapan/STAT8 Uji Hipotesis.pdf · •uji hipotesis sebagai alat analisis dalam komparasi tersebut 18-g-17

18-Aug-17

http://istia

rto.staff.ugm

.ac.id

31