Kelebihan dan Kekurangan Metode Mendapatkan Fungsi Distribusi Variabel Random

Misalkan X1, X2, ... , Xn variabel random yang berasal dari populasi yang berdistribusi f(x|θ), dimana θ merupakan parameter populasi. Selanjutnya jika Y adalah fungsi dari X (Y = g(X1, X2, ... , Xn)), maka Y merupakan fungsi distribusi fungsi variabel random sendiri.

Metode yang sering digunakan untuk mendapatkan fungsi distribusi variabel random Y adalah Metode Moment Generating Function (MGF), Metode Transformasi, Metode Cumulative Distribution Function (CDF) dan Metode Central Limit Theorem (CLT). Berikut ini disajikan kelebihan dan kekurangan keempat metode tersebut.

Metode Moment Generating Function (MGF)


Metode MGF umumnya baik digunakan pada fungsi variabel random yang berasal dari kombinasi linier (Y kombinasi linier dari X). Selain itu juga baik digunakan pada variabel random X1, X2, ... , Xn yang saling identik dan independen. Kekurangan dalam metode MGF adalah dalam prosesnya kita harus mengetahui MGF dari suatu fungsi distribusi. Selain itu tidak semua fungsi distribusi memiliki MGF.

Metode Transformasi


Kelebihan dari metode transformasi adalah metode ini hampir dapat digunakan di semua proses. Namun kekurangannya adalah untuk mendapatkan transformasi yang tepat untuk suatu proses biasanya sangat sulit.

Metode Cumulative Distribution Function (CDF)


Kelebihan dan kekurangan metode ini hampir sama dengan metode transformasi. Kelebihannya adalah hampir dapat digunakan di semua proses dan kekurangannya adalah untuk mendapatkan CDF yang tepat untuk suatu proses biasanya sangat sulit.

Metode Central Limit Theorem (CLT)


Secara teori cukup sulit, namun sangat mudah dalam aplikasi. Metode ini sangat baik digunakan untuk sampel besar. Suatu variabel random akan selalu konvergen ke distribusi normal asalkan barisan variabel random mempunyai rata-rata dan varian.

Estimasi (Pendugaan) Parameter dengan Metode Momen

Misalkan X adalah variabel random dengan fungsi kepadatan peluang f(x|θ) dimana θ adalah parameter yang tidak diketahui, maka kita bisa menggunakan banyak metode untuk mengestimasi parameter θ tersebut.

Namun begitu, dari banyak metode estimasi parameter, hanya beberapa metode saja yang sering digunakan. Beberapa metode tersebut adalah Metode Momen, Metode Least Square (Kuadrat Terkecil), Metode Maximum Likelihood Estimator (MLE) dan Metode Bayes. Pada pembahasan kali ini yang akan dibahas adalah metode momen.

Metode momen adalah metode tertua dan paling lama digunakan. Metode ini memiliki prosedur yang paling mudah dalam memperoleh estimator atau penduga dari satu atau lebih parameter populasi. Dasar pemikiran dari metode momen adalah mendapatkan estimasi parameter populasi dengan menyamakan momen-momen populasi (teoritis) dengan momen-momen sampel.

Jika dimisalkan suatu populasi mempunyai fungsi kepadatan peluang f(x|θ), maka momen populasi ke-k didefinisikan sebagai berikut :
µ'k = E(Xk)

Selanjutnya, jika dimisalkan X1, X2, ... Xn adalah sampel acak dari populasi dengan fungsi kepadatan f(x|θ), maka momen sampel ke-k didefinisikan sebagai berikut.

Dasar pemikiran menyamakan antara momen-momen populasi (teoritis) dengan momen-momen sampel yang maksud sebelumnya adalah agar momen sampel menyediakan pendugaan yang baik untuk momen populasi. Oleh karena itu, m'k seharusnya merupakan penduga yang baik bagi µ'k, dengan k = 1, 2 , 3,… .

Momen populasi ke-j (µ'j) biasanya merupakan fungsi dari θ = (θ1, θ2, ..., θk). Estimator metode momen dari θ = (θ1, θ2, ..., θk) diperoleh dengan menyelesaikan sistem persamaan sebagai berikut.

µ'1 = m'1
µ'2 = m'2
.
.
.
µ'k = m'k


-

Tabel Z Distribusi Normal

Tabel yang akan disajikan di bawah ini adalah tabel Z yang berdistribusi normal standar. Distribusi normal standar adalah distribusi normal yang telah ditransformasi sehingga distribusi normal tersebut memiliki rata-rata 0 dan varian 1.

Tabel distribusi normal berisi peluang dari nilai Z atau P(Zz). Sebagaimana kita ketahui bahwa nilai peluang akan selalu berada di antara 0 dan 1, sehingga nilai-nilai di dalam tabel juga berada di antara 0 dan 1.

Gambar kurva berbentuk lonceng ini sebagai ilustrasi.
Gambar di atas adalah gambar kurva distribusi normal. Luas area di bawah kurva adalah 1. Pada tabel Z, nilai yang ditulis adalah nilai yang diperoleh dari luas area sebelum z atau nilai P(Zz).

Format tabel yang disajikan adalah gambar (image). Untuk memperbesar, silakan tabel (gambar) tersebut diklik. Jika ingin mendapatkan tabel dengan format yang lebih baik (excel), silakan download tabelnya di link ini.

Membuat Kurva Distribusi Normal Dengan Software Minitab

Kurva distribusi normal berbentuk lonceng. Jika diberikan informasi rata-rata µ dan varian σ2, kita akan kesulitan membuat kurva berbentuk lonceng tersebut secara manual. Oleh karena itu, agar lebih mudah, pembuatan kurva normal dibantu dengan menggunakan software.

Diinformasikan bahwa rata-rata populasi adalah 30 dan varian populasi 9, berikut ini disajikan cara membuat kurva normalnya dengan menggunakan software Minitab.
  1. Buka software Minitab, kemudian pilih menu Graph, selanjutnya pilih Probability Distribution Plot.
  2. Berikutnya akan muncul jendela Probability Distribution Plot.
  3. Pilih View Single dan klik OK. Setelah itu akan tampil jendela Probability Distribution Plot - View Single.
  4. Pada bagian Distribution pilih Normal, pada bagian Mean masukkan angka 30 dan pada bagian Standard Deviation masukkan angka 3 (standar deviasi adalah akar kuadrat dari varian). Selanjutnya klik OK, maka akan muncul kurva normal sebagai berikut.
Pembuatan kurva normal standar (distribusi normal dengan rata-rata 0 dan varian 1) dapat dilakukan dengan cara yang sama. Kurva normal standar yang dihasilkan adalah sebagai berikut.

Rata-rata Gabungan

Jika kita mempunyai beberapa buah nilai rata-rata, maka untuk mendapatkan nilai rata-rata gabungannya kita tidak boleh langsung merata-ratakan beberapa buah nilai rata-rata tersebut. Hal ini disebabkan karena masing-masing rata-rata tersebut mungkin saja berasal dari jumlah sampel yang berbeda-beda. Oleh karena itu, untuk menghitung rata-rata gabungannya, kita harus mempertimbangkan jumlah sampel masing-masing rata-rata.

Rumus yang digunakan untuk menghitung rata-rata gabungan dari sejumlah p rata-rata dengan mempertimbangkan ukuran sampel (n) adalah sebagai berikut.
 
Secara sederhana dapat ditulis dalam notasi sigma sebagai berikut.

Contoh soal:
Misalnya rata-rata tinggi badan suatu kelas pada contoh penghitungan rata-rata sebelumnya adalah 170,1 cm. Nilai tersebut dihitung dari 10 orang siswa. Kemudian dimisalkan dari kelas lainnya diperoleh nilai rata-rata tinggi badan adalah 173,4 cm yang dihitung dari sampel 15 orang siswa. Selain itu, dari kelas yang lainnya lagi, nilai rata-rata tinggi badan adalah 168,9 yang dihitung dari 5 orang siswa. Berapakah rata-rata gabungan ketiga kelas tersebut?

Jawab:
Diketahui bahwa
  1. Rata-rata kelas I = 170,1 dari n1 = 10
  2. Rata-rata kelas II = 173,4 dari n2 = 15
  3. Rata-rata kelas III = 168,9 dari n3 = 5
Dengan menggunakan rumus rata-rata gabungan di atas, penghitungannya menjadi:
Dari hasil penghitungan, rata-rata gabungan tinggi badan siswa ketiga kelas tersebut adalah 171,55 cm.

Perbandingan:

Jika kita langsung merata-ratakan ketiga rata-rata tersebut tanpa mempertimbangkan jumlah sampelnya, maka rata-ratanya menjadi (170,1 + 173,4 + 168,9)/3 = 170,8 cm. Ternyata hasilnya berbeda dengan penghitungan rata-rata dengan menggunakan rumus rata-rata gabungan di atas. Oleh karena itu, perlu kehati-hatian jika kita ingin menghitung rata-rata gabungan. Penghitungan rata-rata gabungan harus memperhatikan ukuran sampel rata-rata pembentuknya.

Menghitung Standar Deviasi (Simpangan Baku) Sampel dengan Microsoft Excel

Pada tulisan sebelumnya telah dibahas teori dan contoh penghitungan standar deviasi sampel. Tulisan tersebut bisa dilihat di halaman ini. Pada tulisan ini akan dibahas mengenai penghitungan standar deviasi sampel dengan menggunakan Microsoft Excel.

Data yang akan digunakan dalam penghitungan ini adalah data yang sama dengan penghitungan pada contoh sebelumnya, yaitu tinggi badan siswa dalam satuan cm. Data tinggi badan siswa tersebut adalah sebagai berikut.

172, 167, 180, 170, 169, 160, 175, 165, 173, 170

Sebelum menghitung standar deviasinya, data diinput terlebih dahulu ke dalam sheet Microsoft Excel. Hasil input data adalah sebagai berikut.

Dari hasil input data tersebut, tampak bahwa data tinggi badan yang akan dihitung standar deviasinya berada pada kolom-baris D5 sampai D14, atau biasa ditulis D5:D14.

Penghitungan varian sampel dengan Microsoft Excel menggunakan fungsi STDEV.S, dengan syntax-nya STDEV.S(Number 1, [Number 2], ... ). Oleh karena itu, syntax penghitungan varian untuk data tinggi badan menjadi =STDEV.S(D5:D14). Penulisan syntax dilakukan di kolom-baris di luar data. Pada contoh ini syntax-nya ditulis di kolom-baris D15.

Selanjutnya itu tekan ENTER, maka selanjutnya akan muncul varian sampel.

Menghitung Varian Sampel dengan Microsoft Excel

Sebelumnya telah dibahas teori dan contoh penghitungan varian sampel di halaman ini. Pada tulisan ini akan dibahas mengenai penghitungan varian sampel dengan menggunakan Microsoft Excel.

Data yang akan digunakan dalam penghitungan ini adalah data yang sama dengan penghitungan pada contoh sebelumnya, yaitu tinggi badan siswa dalam satuan cm. Data tinggi badan siswa tersebut adalah sebagai berikut.

172, 167, 180, 170, 169, 160, 175, 165, 173, 170

Sebelum menghitung variannya, data diinput terlebih dahulu. Hasil input data adalah sebagai berikut.

Dari hasil input data tersebut tampak bahwa data tinggi badan yang akan dihitung variannya berada pada kolom-baris D5 sampai D14, atau biasa ditulis D5:D14.

Penghitungan varian sampel dengan Microsoft Excel memerlukan fungsi VAR.S, dengan syntax-nya VAR.S(Number 1, [Number 2], ... ). Sehingga syntax penghitungan varian untuk data tinggi badan menjadi =VAR.S(D5:D14). Penulisan syntax dilakukan di kolom-baris di luar data, misalnya di kolom-baris D15.

Setelah itu tekan ENTER, maka selanjutnya akan muncul varian sampel.

Menghitung Rata-rata Gometrik Dengan Microsoft Excel

Sebelumnya telah dipaparkan teori dan contoh rata-rata geometrik di halaman ini. Berikutnya pada tulisan ini disampaikan cara penghitungannya dengan menggunakan Microsoft Excel.

Data yang digunakan dalam penghitungan ini adalah data pada contoh sebelumnya, yaitu data suku bunga tabungan beberapa buah bank. Data suku bunga tabungan tersebut adalah sebagai berikut.

6.75,  5.75,  6.50,  6.25,  6.25,  6.10,  5.70,  5.90,  6.25,  5.60

Sebelum menghitung nilai rata-rata geometriknya, data tersebut diinput terlebih dahulu ke dalam sheet Microsoft Excel. Hasil input adalah sebagai berikut.

Pada hasil input di atas, data yang akan dihitung rata-rata harmonika berada pada kolom-baris D5 sampai D14, atau biasanya ditulis D5:D14.

Penghitungan rata-rata geometrik menggunakan fungsi GEOMEAN. Syntax yang digunakan adalah GEOMEAN(Number1, [Number 2], ...). Pada data di atas syntax-nya ditulis di D15 yang merupakan tempat dimana outputnya ditampilkan. Untuk data di atas syntax penghitungan menjadi =GEOMEAN(D5:D14).

Selanjutnya tekan ENTER, hasil penghitungan adalah sebagai berikut.

Menghitung Rata-rata Harmonik Dengan Microsoft Excel

Sebelumnya telah dijelaskan teori dan contoh rata-rata harmonik di halaman ini. Selanjutnya pada tulisan ini disampaikan cara penghitungannya dengan Microsoft Excel.

Data yang digunakan dalam penghitungan ini menggunakan data pada contoh sebelumnya tersebut, yaitu data lama bermain dalam pertandingan bridge dalam satuan menit. Data lama bermain tersebut adalah sebagai berikut.

7, 6, 8, 10, 8, 8, 9, 12, 9, 11

Sebelum menghitung nilai rata-rata harmoniknya, data tersebut diinput terlebih dahulu. Hasil input adalah sebagai berikut.

Pada hasil input di atas, data yang akan dihitung rata-rata harmoniknya berada pada kolom-baris D5 sampai D14, atau biasanya ditulis D5:D14.

Penghitungan rata-rata harmonik menggunakan fungsi HARMEAN. Syntax yang digunakan adalah HARMEAN(Number1, [Number 2], ...). Pada data di atas syntax-nya ditulis di kolom-baris D15 yang merupakan tempat dimana outputnya ditampilkan. Untuk data di atas, syntax penghitungan menjadi =HARMEAN(D5:D14).

Selanjutnya tekan ENTER, hasil penghitungan adalah sebagai berikut.

Menghitung Rata-rata Dengan Microsoft Excel

Teori dan contoh penghitungan rata-rata sudah dipaparkan sebelumnya di sini. Berikut ini dengan menggunakan data yang sama pada paparan tersebut, akan dihitung rata-rata dengan menggunakan Microsoft Excel.

Data sebelumnya adalah data tinggi badan siswa dalam satuan cm. Data tinggi badan tersebut adalah sebagai berikut.

172, 167, 180, 170, 169, 160, 175, 165, 173, 170

Untuk menghitung rata-rata dengan Microsoft Excel, data diinput terlebih dahulu. Hasil input data adalah sebagai berikut.


 Dari hasil input tersebut, diketahui bahwa data yang akan dihitung rata-ratanya berada pada kolom-baris D5 sampai D14 atau ditulis D5:D14.

Selanjutnya penghitungan rata-rata menggunakan fungsi average. Di kolom-baris D15 tempat penghitungan rata-rata ditulis =AVERAGE(D5:D14). Contohnya adalah sebagai berikut.





Selanjutnya tekan ENTER, hasil rata-ratanya adalah sebagai berikut.

Tanya

Nama

Email *

Pesan *