Scrivi la dimensione del campione, la media campionaria, la deviazione standard e il livello di confidenza. La calcolatrice trova l’intervallo di confidenza per la media della popolazione (limite inferiore e superiore), il margine di errore e una tabella per i livelli di confidenza più comuni.
Indice
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Cosa puoi fare in questa pagina
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A cosa serve questo calcolo?
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Come si usa
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Formule e grafico
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Simboli e termini
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Cosa conviene sapere prima
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Come calcolarlo con Excel
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Come calcolarlo con Fogli Google
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Come calcolarlo con Python
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La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
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Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
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I punti di forza di DataChef
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Funzioni correlate
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Tutte le calcolatrici di NumberChef
Cosa puoi fare in questa pagina
- Scrivi la dimensione del campione \(n\), la media campionaria \(\bar{x}\), la deviazione standard \(\sigma\) e il livello di confidenza (%) e ottieni subito l’intervallo di confidenza per la media della popolazione (limite inferiore e superiore)
- Vengono calcolati anche il margine di errore \(E\) (di quanto, in più o in meno, la stima può sbagliare), l’errore standard e il valore critico z per il livello di confidenza
- Vedi in una sola tabella gli intervalli di confidenza per i livelli di confidenza più comuni, come 90%, 95% e 99%, e controlli su un grafico come si allarga l’intervallo
- In questa stessa pagina trovi anche una spiegazione semplice delle formule e le formule pronte da copiare per Excel, Fogli Google e Python
A cosa serve questo calcolo?
Il «margine di errore» in un risultato di sondaggio come «gradimento del governo al 45% (margine di errore ±2,5 punti)» è proprio il margine di errore \(E\) di questa pagina. Per un sondaggio con il 45% di gradimento e 1600 intervistati, la dispersione è \(\sigma = \sqrt{0{,}45 \times 0{,}55} \approx 0{,}497\), quindi con un livello di confidenza del 95% si ha \(E = 1{,}96 \times 0{,}497 \div \sqrt{1600} \approx 0{,}024\) (circa ±2,4 punti). Questo presuppone che la quota delle risposte si possa approssimare con una distribuzione normale. Il «±2,5 punti» che si legge nelle notizie corrisponde a una stima fatta con il 50% di gradimento, dove la dispersione è massima.
Potrai valutare in autonomia se una notizia come «il gradimento si è mosso di 1 punto» rientra nel margine di errore.
Una fabbrica non può aprire e misurare tutte le bottiglie, quindi controlla un campione. Se 50 bottiglie da 500 ml hanno in media 500,2 ml con una deviazione standard di 2 ml, l’intervallo di confidenza al 95% per il contenuto medio di tutto ciò che è stato prodotto va da circa 499,65 a 500,75 ml.
Verificare statisticamente, con i soli controlli a campione, che i prodotti non stiano sotto la quantità indicata in etichetta è un calcolo che si usa ogni giorno nella produzione di alimenti, bevande e farmaci.
I risultati degli articoli medici sono quasi sempre riportati con un intervallo di confidenza, come in «il nuovo farmaco ha ridotto la pressione di 8,0 mmHg in media (intervallo di confidenza al 95%: da 5,6 a 10,4)». In uno studio su 100 persone in cui le riduzioni hanno una deviazione standard di 12 mmHg, \(E = 1{,}96 \times 12 \div \sqrt{100} \approx 2{,}4\).
Se l’intero intervallo sta dalla parte positiva (non include lo 0), è un elemento a favore di «il farmaco ha avuto un effetto». Se l’intervallo include lo 0, si legge come «potrebbe essere il caso». È uno dei modi più importanti per valutare da soli le informazioni sulla salute.
Esaminare tutti gli studenti del Paese è un lavoro enorme, perciò molte indagini nazionali sulle capacità motorie e sugli apprendimenti si fanno su campioni. Per esempio, se un campione di 400 studenti ha un tempo medio di 9,2 secondi nei 50 metri piani con una deviazione standard di 0,8 secondi, l’intervallo di confidenza al 95% per il tempo medio di tutti gli studenti va da circa 9,12 a 9,28 secondi. Bastano 400 studenti per un intervallo abbastanza stretto.
Anche le statistiche ufficiali si basano in gran parte su campioni: l’ISTAT, per esempio, ricava il tasso di disoccupazione mensile dalla Rilevazione sulle forze di lavoro, un’indagine campionaria su famiglie, e questo calcolo serve a stabilirne la precisione.
Quando il tempo medio sul tuo sito passa da 180 a 184 secondi, è l’effetto della tua modifica o solo il caso? Con 2500 visitatori e una deviazione standard di 90 secondi, l’intervallo di confidenza al 95% per il tempo medio va da circa 176,5 a 183,5 secondi, quindi c’è un margine di circa ±3,5 secondi.
Se una variazione è grande più o meno quanto l’ampiezza dell’intervallo di confidenza, puoi concludere che «non si distingue ancora dal caso». È l’idea alla base per non interpretare male i risultati dei test A/B.
Formule e grafico
Simboli e termini
Simboli
| \(n\) | enne | La dimensione del campione: quanti elementi o persone hai davvero misurato. (Esempio: misuri 50 bottiglie e \(n = 50\)) |
| \(\bar{x}\) | ics con la barra | La media campionaria, la media del campione che hai misurato. La barra in alto è il segno della media. |
| \(\sigma\) | sigma | La deviazione standard della popolazione, la grandezza della dispersione nell’intera popolazione. È una lettera greca che corrisponde alla s. Se il campione è abbastanza grande, si può usare al suo posto la deviazione standard del campione. |
| \(\sqrt{n}\) | radice quadrata di enne | La radice quadrata della dimensione del campione (esempio: \(\sqrt{25} = 5\)). Compare al denominatore dell’errore standard ed è il motivo per cui con 4 volte i dati l’errore si dimezza soltanto. |
| \(z\) | zeta (valore critico) | Il moltiplicatore fissato dal livello di confidenza. È il limite, sulla distribuzione normale standard, che contiene esattamente il livello di confidenza al centro. Per il 95% è circa 1,96. Si scrive anche z*. |
| \(E\) | E | Il margine di errore. È metà dell’ampiezza dell’intervallo di confidenza e dà un’idea di quanto, in più o in meno, la media campionaria può allontanarsi dalla media della popolazione. E sta per «errore». |
| \(L,\ U\) | elle, u | Il limite inferiore e il limite superiore dell’intervallo di confidenza, che si trovano con \(L = \bar{x} - E\) e \(U = \bar{x} + E\). |
| \(\Phi^{-1}\) | fi alla meno uno (inversa di Φ) | La funzione che lavora al contrario rispetto a \(\Phi\), la funzione di ripartizione della distribuzione normale standard. Prende una probabilità (un’area) e restituisce lo z corrispondente. (Esempio: \(\Phi^{-1}(0{,}975) \approx 1{,}96\)) |
| \(C\) | C | Il livello di confidenza scritto come numero decimale. Per il 95%, \(C = 0{,}95\). |
Termini
| intervallo di confidenza | Un intervallo stimato dai dati di un campione in cui è probabile che si trovi la media della popolazione. Si costruisce allargando la media campionaria verso l’alto e verso il basso del margine di errore. |
| livello di confidenza | Quanta fiducia puoi avere nell’intervallo. È la quota di intervalli che conterrebbero la media della popolazione se costruissi intervalli nello stesso modo molte volte. Il 95% è il più usato. Si chiama anche coefficiente di confidenza. |
| popolazione | L’intero gruppo che vorresti davvero studiare. (Esempi: tutte le bottiglie prodotte da una fabbrica, o tutti gli elettori del Paese) |
| campione | La parte della popolazione che scegli davvero e studi. Usare un campione per capire com’è fatta la popolazione è ciò di cui si occupa la stima statistica. |
| media della popolazione | La media dell’intera popolazione. Non si può misurare tutto, quindi il suo valore esatto è sconosciuto. Un intervallo di confidenza stima dove si trova questo valore sconosciuto. Di solito si scrive \(\mu\) (mi). |
| media campionaria | La media del campione, \(\bar{x}\). È la stima singola più probabile della media della popolazione (una stima puntuale), ma cambia un po’ ogni volta a seconda del campione che capita di prendere. |
| errore standard | La grandezza della dispersione della stessa media campionaria, che si trova con \(\sigma \div \sqrt{n}\). Si confonde facilmente con la dispersione dei singoli dati (la deviazione standard), quindi fai attenzione. |
| stima per intervallo | Un modo di stimare un valore sconosciuto, come la media della popolazione, con un intervallo invece che con un solo numero. Rispetto alla stima puntuale, il suo punto di forza è che mostra anche di quanto la stima può sbagliare. |
| distribuzione t | La distribuzione che si usa al posto della distribuzione normale (z) quando il campione è piccolo e la deviazione standard della popolazione non è nota. Si chiama anche t di Student. La calcolatrice di questa pagina supporta solo il metodo con z. Più il campione è grande, più la distribuzione t si avvicina alla distribuzione normale e i risultati diventano quasi uguali. |
Cosa conviene sapere prima
Ecco che cosa conviene sapere per usare il calcolo di questa pagina capendone il significato, e non solo premendo il pulsante.
| La media (classe 5ª della primaria, 10-11 anni) |
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| Radici quadrate (classe 2ª della secondaria di primo grado, 12-13 anni) |
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| Indagini campionarie (scuola secondaria di primo grado, 12-14 anni) |
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| Analisi dei dati e deviazione standard (scuola secondaria di secondo grado, 14-19 anni) |
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| La distribuzione normale e le stime per intervallo (scuola secondaria di secondo grado, 14-19 anni) |
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Come calcolarlo con Excel
| Confidenza (%) | 95 |
| z | =INV.NORM.S((1+B1/100)/2) |
| z | 1,96 |
| Dev. standard σ | 2 |
| Dimensione del campione n | 25 |
| Margine di errore E | =B1*B2/RADQ(B3) |
| Dimensione del campione n | 50 |
| Media campionaria x̄ | 500,2 |
| Dev. standard σ | 2 |
| Confidenza (%) | 95 |
| z | =INV.NORM.S((1+B4/100)/2) |
| Margine di errore E | =B5*B3/RADQ(B1) |
| Limite inferiore | =B2-B6 |
| Limite superiore | =B2+B6 |
La prima tabella trova z dal solo livello di confidenza (B1); scrivi 95 e B2 è circa 1,959964. La seconda tabella è il margine di errore; con i valori dell’esempio, B4 è 0,784.
La terza tabella trova l’intervallo di confidenza da tutti i dati insieme. Con i valori dell’esempio (n = 50, x̄ = 500,2, σ = 2, 95%), il limite inferiore (B7) è circa 499,6456 e il limite superiore (B8) è circa 500,7544. Basta sostituire da B1 a B4 con i tuoi numeri.
Come calcolarlo con Fogli Google
| Confidenza (%) | 95 |
| z | =INV.NORM.ST((1+B1/100)/2) |
| z | 1,96 |
| Dev. standard σ | 2 |
| Dimensione del campione n | 25 |
| Margine di errore E | =B1*B2/RADQ(B3) |
| Dimensione del campione n | 50 |
| Media campionaria x̄ | 500,2 |
| Dev. standard σ | 2 |
| Confidenza (%) | 95 |
| z | =INV.NORM.ST((1+B4/100)/2) |
| Margine di errore E | =B5*B3/RADQ(B1) |
| Limite inferiore | =B2-B6 |
| Limite superiore | =B2+B6 |
Copia tutta la tabella, incollala nella cella A1 e sostituisci i numeri della colonna B con i tuoi. I risultati sono gli stessi della versione per Excel: nella terza tabella, il limite inferiore è circa 499,6456 e il limite superiore è circa 500,7544.
Come calcolarlo con Python
import math
from statistics import NormalDist
sample_size = 50 # dimensione del campione n
sample_mean = 500.2 # media campionaria x̄
sd = 2 # deviazione standard σ
confidence_level = 95 # livello di confidenza (%)
z = NormalDist().inv_cdf((1 + confidence_level / 100) / 2) # valore critico z per il livello di confidenza
standard_error = sd / math.sqrt(sample_size) # errore standard σ ÷ √n
margin_of_error = z * standard_error # margine di errore E
lower = sample_mean - margin_of_error # limite inferiore dell’intervallo di confidenza
upper = sample_mean + margin_of_error # limite superiore dell’intervallo di confidenza
print(f"z: {z}")
print(f"Margine di errore E: {margin_of_error}")
print(f"Intervallo di confidenza al {confidence_level}%: da {lower} a {upper}")
La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
E = z × σ ÷ √n
E = z \times \dfrac{\sigma}{\sqrt{n}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>E</mi>
<mo>=</mo>
<mi>z</mi>
<mo>×</mo>
<mfrac>
<mi>σ</mi>
<msqrt><mi>n</mi></msqrt>
</mfrac>
</mrow>
</math>
E = z sigma / sqrt(n)
z*sigma/Sqrt[n]
E := z*sigma/sqrt(n);
E = z*sigma/sqrt(n);
E = zσ/√n
L = x̄ − E, U = x̄ + E
L = \bar{x} - E,\quad U = \bar{x} + E
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>=</mo>
<mover><mi>x</mi><mo>¯</mo></mover>
<mo>−</mo>
<mi>E</mi>
<mo>,</mo>
<mspace width="1em"/>
<mi>U</mi>
<mo>=</mo>
<mover><mi>x</mi><mo>¯</mo></mover>
<mo>+</mo>
<mi>E</mi>
</mrow>
</math>
L = bar x - E, U = bar x + E
{xbar - e, xbar + e}
L := xbar - E; U := xbar + E;
L = xbar - E; U = xbar + E;
L = x̄ - E, U = x̄ + E
z = Φ⁻¹((1 + C) ÷ 2)
z = \Phi^{-1}\!\left(\dfrac{1+C}{2}\right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>z</mi>
<mo>=</mo>
<msup><mi>Φ</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>C</mi></mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</math>
z = Phi^-1((1 + C)/2)
InverseCDF[NormalDistribution[0, 1], (1 + c)/2]
with(Statistics): Quantile(RandomVariable(Normal(0, 1)), (1 + c)/2);
z = norminv((1 + c)/2);
z = Φ^(-1)((1+C)/2)
Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
Sei un assistente per il calcolo statistico. Esegui il calcolo seguente eseguendo davvero del codice Python e basa la risposta solo sui numeri del risultato dell’esecuzione (non rispondere con calcoli a mente o ipotesi). Sono state prelevate 50 bottiglie da una linea di produzione e ne è stato misurato il contenuto. La media è 500,2 ml. La dispersione del riempimento (la deviazione standard della popolazione) è nota ed è 2 ml. 1. Trova il valore critico z per un livello di confidenza del 95% (usa l’inversa della funzione di ripartizione della distribuzione normale standard; si può usare statistics.NormalDist().inv_cdf della libreria standard di Python). 2. Trova il margine di errore E = z × σ ÷ √n. 3. Trova l’intervallo di confidenza al 95% (limite inferiore e superiore) per la media della popolazione (il vero contenuto medio di tutte le bottiglie). Mostra le formule che hai usato e i numeri del risultato dell’esecuzione.
Come si usa
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1Inserisci i numeriScrivi nei campi i numeri con cui vuoi fare il calcolo
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2CalcolaFai clic sul pulsante «Calcola»
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3Guarda il risultatoIl risultato compare subito. Nella stessa pagina trovi anche lo svolgimento del calcolo e la spiegazione della formula
I punti di forza di DataChef
Nessuna competenza richiesta, semplice e intuitivo
Nessun dato personale richiesto
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