مواضيع المحاضرة:
background image

Lecture 8 - Sampling distribution

 

 

 

80

 

  It is the distribution of all possible values of statistics 

computed from samples of the same size randomly drawn 
from the same population. 

  When sampling is from normally distributed population, 

the distributions of the sample will possess the following 
properties: 

1)  The distribution of the sample means(x) will be normal.  
2)  The mean of the distribution of the x will be equal to the 

mean of population (µ).  

3)  The variance of the distribution of X will be equal to the 

variance of the population divided by the size of the 
sample ∂

2

/n = ∂/√n. 

 

  As the sample size increase, the following of distribution 

of sample mean to normal distribution will be increase. 

  

Sampling error: is the difference between the value of a 
sample statistic and the value of the corresponding 
population parameter. In the case of the mean, 

  

 

   EX: In a recent exam, assume that the distribution of 

scores of all examinees is normal with the mean of 1020 
and a standard deviation of 153. Calculate the mean and 
standard deviation of     and describe the shape of its 
sampling distribution when the sample size is 16, 50, 
1000  
 
 
 
 

 
Steps in constructing sampling distribution:  

1)  Form a population of size (N) and randomly draw all 

possible samples of size (n). EX: If there is a population 
of 5 individuals & we want to take a sample of size 2, 
then we can draw 10 samples, and so 10 probabilities for 
a sample of size 2. 

2)  For each sample we compute the statistic of interest 

(sample mean). 

3)  Make a table for the observed value of the statistic and its 

corresponding frequencies.  So for every value of a 
statistic we have certain frequency and we take the mean 
of every sample with its corresponding frequency and by 
plotting on the X and Y axes, we will get a normal 
distribution curve. So the change is from X to μ

x

 curve 

and we can convert it into z table and find the 
corresponding probability as. 

 

The distribution of μx will be normal. 

 

The mean of the distribution of the values of μ

x

 will be 

the same as the mean of the population from which the 
samples  were  drawn.  (i.e.  if  we  get  all  the  possible 
samples and take the mean of each one and them take 

the  mean  of  these  means;  we  will  get  the  underlying 
population mean). 

  The variance of the distribution of μ

x

, will be equal to 

the  variance  of  the  population  divided  by  the  sample 
size;  =  δ

2

/n,  which  is  the  variance  of  the  underlying 

population divided by the sample size. (standard error) 

      δ

2

x = variance / sample size = δ

2

/n or δ/√n 

 

 

 

Z-value for Sampling Distribution of the Mean 
(Distribution of the sample mean):
 

 

 
When sampling is from a normally distributed population 
then the mean of the sample will follow the normal 
distribution, while if sampling is from a non-normally 
distributed population it will follow the central limit 
theory
; with increasing sample size sampling will 
approximate the normality or its curve will be similar to 
that of NDC, e.g. a sample of 1000 person will follow the 
normal distribution more than a sample of 5 persons. 

 

       Z = (x - µ) / (∂/√n) 

** It is important to know that we use Z-distribution when 
the variance (or standard deviation) of the population is 
known or the sample size more than 60.   

 

Ex If the cranial length of certain large human population 
which is normally distributed µ= 185.5 mm and ∂ = 12.7 
mm, what is the probability of a random sample of size 
n=10 from this population will have x ≥ 190mm? 
Z = (x - µ) / (∂/√n) 
= (190-185)/ (12.7/√10)   = 1.09. 
P(x ≥ 190) → P ( Z ≥ 1.09).   & From the Z-table, P=0.1379. 

 

Ex: If the mean and standard deviation of serum iron 
values for health men are 120 and 15 μg per 100 ml, 
respectively, what is the probability that a random sample 
of 50 normal men will yield a mean between 115 and 125 
per 100 ml?    

Z = 

 - μ / (δ/√n)         = (115-120)/(15/√50) = -2.36 

                                        (125-120)/(15/√50) =  2.36 
P (115≤

≤ 125) = P(-2.36≤

≤ 2.36) =  0.9909-0.0091= 

0.9818 

250

.

38

16

153

1020

n

x

x

637

.

21

50

153

1020

n

x

x

838

.

4

1000

153

1020

n

x

x

x


background image

Lecture 8 - Sampling distribution

 

 

 

81

 

 

Distribution of the difference between two sample 
means 

Giving 2 normally distributed population with means of 
µ

1

 & µ

2

 and variances of ∂

1

 & ∂

2

, the random samples 

drawn from these population with size n

1

 & n

2

 are 

normally distributed and the difference between the 
means (x

1

-x

2

) will be also normally distributed, with mean 

equal to (µ

1

- µ

2

) and variance equal to (∂

1

2

/  n

1

)+ (∂

2

2

/ n

2

).   

Or Tow normally distributed population with means of 

1

) & (μ

2

) and variances of (δ

2

1

) & (δ

2

2

) respectively. The 

sampling distribution of the difference of    

1  

ــ  

2

 

between the means of independent samples of size n

1

 & n

2

 

drawn from these populations is normally distributed with 
mean μ

1

2

 and variance of [√(δ

2

1

/n

1

) + ( δ

2

2

/n

2

)]. 

   
Z =(x

1

-x

2

) - (µ

1

- µ

2

) / √ (∂

1

2

/  n

1

)+ (∂

2

2

/ n

2

).     

 
Ex. If the level of vit.A in the liver of 2 human population 
normally distributed ∂

1

2

= 1900, ∂

2

2   

= 8100. What is the 

probability that random sample of size n

1

= 15 & n

2

 = 10 

will give a value of (x

1

-x

2

) ≥50? Suppose there is no 

difference in population means.  
Z =(x

1

-x

2

) - (µ

1

- µ

2

) / √ (∂

1

2

/  n

1

)+ (∂

2

2

/ n

2

).  

   = 50- 0 / √ 1900/15 + 8100/10       = 1.09   
P(x

1

-x

2

 ≥ 50) → P (Z ≥ 1.09).   & From the Z-table, 

P=0.1379. 

 

 
Ex: For population of 17 year-old, the means & standard 
deviations of subscapular skinfold thickness values (in 
mm) for boys 9.7 & 6 & for girls 15.6 & 9.6 respectively. 
Simple random samples of  40 boys & 35 girls are 
selected, what is the probability that the difference 
between sample means will be greater than 10?    0.0139 

 
Distribution of the sample proportion 

Proportion = part/whole (the numerator is part form the 
denominator). 
When the sample size is large ((≥30)), the distribution of 
sample proportion (P) is approximately normally 
distributed. The mean of the distribution will be equal to 
the true population proportion, and the variance of the 
distribution will be equal to P (1-P)/n. We can use Z-
distribution, and to calculate Z: 

 

      Z= [

p

ˆ

 -P] / [√P (1-P)/n]  

 

Or The

 

distribution is binomial, but for larger samples (≥ 

30) the distribution will be approximately normally 
distributed and have the following characteristics:                                        
μ

p

 = P,   δ

2

p

= {P(1-P)}/n   &    δ

p

= √[{P(1-P)}/n ],     

so       Z= [

p

ˆ

 -P] / [√P (1-P)/n]  

 
Ex: suppose in a certain human population the proportion 
of color blindness is 8%, if randomly we select 150 
individuals from this population, what is the probability 
that the proportion of color blindness in this sample will 
be greater than 15%?    

 

  Z= [

p

ˆ

-P] / [√P (1-P)/n] 

    = [0.15-0.08] / [√o.o8 (1- 0.08) /150]    = 3.15 
P(P ≥ 15%) → P (Z ≥ 3.15).   & From the Z-table,   P=0.0008 
 

Distribution of the difference between two sample 
proportions: 

If independent random samples of size n

1

 & n

2

 are drawn 

from two populations where the proportions of 
observation in the two populations are P

& P

2

, the 

distribution of the difference between samples proportions   
(P

- P

2

) is approximately normally and the variance of the 

distribution will be equal to[ P

1

 (1-P

1

)/n

1

]+ [P

2

 (1-P

2

)/n

2

] . 

We can use Z-distribution, and to calculate Z: 

 
   Z= (P

1

-P

2

) - (P

1

-P

2

) / √[P

1

 (1-P

1

)/n

1

]+ [P

2

 (1-P

2

)/n

2

]  

 

Characterized by:              μP

1

-P

2

 = P

1

-P

2

  

δ

2

P

1

-P

2

 ={P

1

(1-P

1

)}/n

1

 + {P

2

(1-P

2

)}/n

2

 δP

1

-P

2

 = 

√[{P

1

(1-P

1

)}/n

1

 + {P

2

(1-P

2

)}/n

2

], so 

Z = [(P

1

-P

2

)-(P

1

-P

2

)] / √[{P

1

(1-P

1

)}/n

1

 + {P

2

(1-P

2

)}/n

2

Ex: In a certain population of teenagers the proportion of 
obese boys (P

1

= 10%), and the proportion of obese girls 

(P

2

= 10%), what is the probability that a random sample 

of boys n

1

=250 and girls n

2

 = 200 will yield P

1

-P

2

 ≥ 0.06?  

Z= (P

1

-P

2

) - (P

1

-P

2

) / √ [P

1

 (1-P

1

)/n

1

] + [P

2

 (1-P

2

)/n

2

]  

= (0.06)-(0.1-0.1) / √ [0.1(1-0.1)/250] + [0.1(1-0.1)/200] = 2.11 
P (P

1

-P

2

) ≥ 0.06→ P (Z ≥ 2.11).   & From the Z-table, P=0.017 

 
Ex:   A random sample of medical students from third & 
fifth years was chosen to study the extent of self-
medication practices among them. Out of 110 students in 
the 3

rd

 year, 38% reported self-medication compared to 60 

out of 95 of fifth year students. Apply a suitable statistical 
test to confirm apparent difference in self medication 

practices between the 2 groups of medical students

.

               

 

_  _ 

~

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 86 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل