Menghakimi klaim tentang rata-rata populasi dengan bukti sampel: prosedur enam langkah, z vs t, p-value — dan dua jenis kesalahan yang harus dipertaruhkan.
Tujuh learning objectives Bab 10 (Lind ed.18). Empat pertama dibahas tuntas hari ini; tiga terakhir menyentuh t-test dan galat Tipe II.
LO10-1
Proses
Menjelaskan proses pengujian hipotesis: dari klaim (hipotesis) menjadi keputusan berbasis bukti sampel & teori probabilitas.
LO10-2
6 Langkah
Menerapkan prosedur enam langkah: hipotesis → taraf signifikansi → statistik uji → kaidah keputusan → keputusan → interpretasi.
LO10-3
1 vs 2 Arah
Membedakan uji satu arah (one-tailed) dan dua arah (two-tailed): daerah penolakan di satu ekor atau dibagi dua.
LO10-4
z & t
Melakukan uji hipotesis rata-rata populasi: statistik $z$ bila $\sigma$ diketahui, statistik $t$ bila $\sigma$ diestimasi $s$ (LO10-6).
LO10-5 & 10-7
$p$, $\beta$
Menghitung & menafsirkan p-value (LO10-5); menghitung peluang galat Tipe II, $\beta$ (LO10-7) — hari ini fokus konsep power-nya.
Klaim di Mana-mana — Siapa yang Benar?
Buku membuka dengan contoh klaim yang bisa diuji: rata-rata kecepatan di West Virginia Turnpike 68 mph; rata-rata waktu keluarga AS tinggal di satu rumah 11,8 tahun; gaji awal lulusan bisnis 2018 sebesar $56.720.
Kaleng nanas 16-oz dicurigai terisi berlebih; $\sigma$ proses $= 0{,}03$ oz (diketahui dari rekam jejak mesin).
Sampel $n = 50$ kaleng: $\bar{x} = 16{,}05$ oz.
Pada taraf signifikansi 5%: benarkah isi rata-rata > 16 oz? Berapa p-value-nya? → kita selesaikan di HDN-2.
Definisi buku: hipotesis = pernyataan tentang parameter populasi yang dapat diverifikasi; pengujian hipotesis = prosedur berbasis bukti sampel & teori probabilitas untuk menilai apakah pernyataan itu masuk akal. Padanan lokal: klaim bank “waktu tunggu teller rata-rata 8 menit”, klaim UMKM “kemasan bersih 250 gram” — semuanya bisa diuji.
Bagian 1 dari 4
Kerangka Enam Langkah & Rumus Hipotesis
Pengadilan statistika: H0 dianggap benar sampai bukti sampel membantahnya — dan selalu ada dua jenis risiko salah.
Prosedur Enam Langkah (LO10-2)
Langkah
Isi
Pertanyaan kunci
1Hipotesis
Nyatakan $H_{0}$ (nol) dan $H_{1}$ (alternatif)
“Klaim apa yang diuji, dan alternatifnya ke arah mana?”
2Taraf signifikansi
Pilih $\alpha$ (risiko galat Tipe I yang disediakan)
“Berapa risiko menuduh yang benar?”
3Statistik uji
$z$ bila $\sigma$ diketahui; $t$ bila $\sigma$ diestimasi $s$
“Alat ukur apa yang sah untuk bukti ini?”
4Kaidah keputusan
Tentukan nilai kritis & daerah penolakan sebelum melihat data
“Berapa besar z/t yang cukup untuk menolak?”
5Keputusan
Hitung statistik uji, bandingkan dengan kritis: tolak / gagal tolak $H_{0}$
“Ke mana bukti mengarah?”
6Interpretasi
Terjemahkan keputusan ke bahasa masalah bisnis
“Apa artinya bagi manajer?”
Analogi buku: seperti sistem pengadilan — uji hipotesis tidak “membuktikan kebenaran” seperti pembuktian matematis, melainkan memberi bukti di luar keraguan yang wajar (proof beyond a reasonable doubt). Karena itu keputusannya hanya dua: tolak, atau gagal tolak $H_{0}$.
Menulis $H_{0}$ dan $H_{1}$ — Aturan Main
Tiga aturan emas
Tanda $=$ selalu di $H_{0}$, tidak pernah di $H_{1}$ — nilai yang diuji harus spesifik agar bisa masuk perhitungan.
Keduanya menyebut parameter populasi ($\mu$), bukan statistik sampel ($\bar{x}$ tidak pernah muncul di hipotesis).
$H_{0}$ = kondisi status quo/klaim yang diuji; $H_{1}$ = hipotesis riset — kesimpulan yang Anda ambil bila $H_{0}$ ditolak.
Contoh buku: usia armada pesawat AS
Klaim artikel: usia rata-rata pesawat komersial AS $= 15$ tahun.
Arah dari pertanyaan riset: “berbeda?” → dua arah ($\neq$); “lebih besar?” → satu arah kanan ($>$); “lebih kecil?” → satu arah kiri ($<$).
Pertanyaan riset
$H_{0}$
$H_{1}$
Jenis uji
“Apakah produksi berubah dari 200?” (Jamestown)
$\mu = 200$
$\mu \neq 200$
Dua arah
“Apakah produksi naik melebihi 200?”
$\mu \leq 200$
$\mu > 200$
Satu arah (kanan)
“Apakah biaya klaim turun dari \$60?” (McFarland)
$\mu \geq 60$
$\mu < 60$
Satu arah (kiri)
Bagian 2 dari 4
Dua Jenis Kesalahan & Taraf Signifikansi
Tidak ada keputusan sampel yang bebas risiko — pertanyaannya risiko mana yang Anda sanggup bayar.
Galat Tipe I & Tipe II: Kasus Papan Sirkuit
Kasus buku (hal. 317–318): pabrikan PC menerima pengiriman 4.000 papan sirkuit dari Allied Electronics. Kontrak: kirim balik bila $> 6\%$ cacat. QA menarik $n = 50$: terdapat 4 cacat (8%) → partai ditolak.
Keputusan peneliti
Kenyataan
Gagal tolak $H_{0}$
Tolak $H_{0}$
$H_{0}$ benar (partai memang ≤ 6% cacat)
Kebenaran
Galat Tipe I ($\alpha$) partai bagus dikirim balik
$H_{0}$ salah (partai > 6% cacat)
Galat Tipe II ($\beta$) partai buruk diterima
Kebenaran
Tipe I terjadi bila: partai sebenarnya hanya 40 dari 4.000 (1%) cacat, tapi 4 di antaranya kebetulan terundi dalam sampel 50 → tampak 8% → ditolak. Menolak $H_{0}$ yang benar — peluangnya $\alpha$, dan $\alpha$ kita pilih sendiri.
Tipe II terjadi bila: partai sebenarnya 15% cacat, tapi sampel 50 kebetulan hanya memuat 2 (4%) → diterima. Menerima $H_{0}$ yang salah — peluangnya $\beta$, bisa dihitung (LO10-7).
$1 - \beta$ = power (kekuatan uji): peluang berhasil menolak $H_{0}$ yang memang salah.
Memilih $\alpha$ & Nilai Kritis z
Konvensi buku: $\alpha = 0{,}05$ riset konsumen · $0{,}01$ penjaminan mutu (QA) · $0{,}10$ jajak pendapat politik. Taraf signifikansi ditetapkan sebelum data dikumpulkan.
Pembilang = galat penyampelan; penyebut = galat baku (T1). z = jarak bukti dari klaim, dalam satuan galat baku.
Uji
$\alpha$
Nilai kritis $z$
Satu arah kanan ($H_{1}: \mu >$)
0,05
+1,645
Satu arah kanan
0,01
+2,326
Dua arah ($H_{1}: \mu \neq$)
0,05
±1,96
Dua arah
0,01
±2,576
Nilai kritis = titik pemisah daerah penolakan; dibaca dari tabel z (atau baris $\infty$ tabel t). Satu arah: seluruh $\alpha$ di satu ekor. Dua arah: $\alpha$ dibagi dua — masing-masing ekor $\alpha/2$.
Coba Sendiri: Gerakkan $\alpha$, Amati $\beta$ dan Power
Tarik-tarik ambang kritis dan jarak $H_{1}$ dari $H_{0}$ — lihat trade-off klasik: $\alpha$ diperkecil → $\beta$ membesar.
Bagian 3 dari 4
Hitung dari Nol I: Uji Dua Arah & p-Value
Meja kantor Jamestown Steel — apakah produksi berubah dari 200 per minggu? — dihitung lengkap enam langkah, lalu dibaca ulang lewat p-value.
HDN-1: Jamestown Steel — Langkah 1–4
Konteks buku (hal. 323–325): produksi mingguan meja A325 di pabrik Fredonia — normal, $\mu = 200$, $\sigma = 16$. Setelah metode baru & karyawan baru: apakah rata-rata berubah? Sampel 50 minggu: $\bar{x} = 203{,}5$. Uji pada $\alpha = 0{,}01$.
Langkah
Perhitungan / keputusan
Hasil
1. Hipotesis
“berubah?” → dua arah
$H_{0}: \mu = 200$; $H_{1}: \mu \neq 200$
2. Taraf signifikansi
ditetapkan manajemen (VP manufaktur)
$\alpha = 0{,}01$
3. Statistik uji
populasi normal & $\sigma = 16$ diketahui
$z = \dfrac{\bar{x}-\mu}{\sigma/\sqrt{n}}$
4. Kaidah keputusan
dua arah, $\alpha/2 = 0{,}005$ per ekor (tabel t baris $\infty$)
tolak $H_{0}$ bila $z < -2{,}576$ atau $z > +2{,}576$
Poin struktur: pertanyaan “berbeda/berubah” tidak menyebut arah → seluruh bukti harus dibagi ke dua ekor. Bandingkan: bila VP bertanya “naik?”, hipotesis menjadi $H_{0}: \mu \leq 200$ vs $H_{1}: \mu > 200$ dan kritisnya $+2{,}326$ (seluruh $0{,}01$ di satu ekor).
HDN-1 (lanjutan): Langkah 5–6 — Keputusan & Interpretasi
Langkah
Perhitungan
Nilai
5a. Galat baku
$\sigma_{\bar{x}} = 16/\sqrt{50} = 16/7{,}0711$
$2{,}2627$ meja
5b. Galat penyampelan
$\bar{x} - \mu = 203{,}5 - 200$
$3{,}5$ meja
5c. Statistik uji
$z = 3{,}5 / 2{,}2627$
$z = 1{,}547$
5d. Bandingkan
$-2{,}576 < 1{,}547 < +2{,}576$
di daerah gagal tolak
6. Interpretasi
selisih 3,5 meja masih masuk akal sebagai galat penyampelan
gagal tolak $H_{0}$ — belum ada bukti produksi berubah
Lensa interval kepercayaan (buku, hal. 326): CI 99% untuk $\mu$: $203{,}5 \pm 2{,}576 \times 2{,}2627 = 203{,}5 \pm 5{,}829$ → 197,671 s.d. 209,329. Nilai klaim 200 berada di dalam interval → konsisten: gagal tolak.
Awas bahasa: bukan “terima $H_{0}$ / bukti $\mu = 200$”. Yang sah: kita gagal membuktikan produksi berubah — seperti vonis bebas yang tidak membuktikan terdakuk tak bersalah. Selanjutnya: sampel lebih besar bisa mengubah keputusan.
HDN-1 (penutup): Membaca Kasus yang Sama lewat p-Value
Definisi buku: p-value = peluang memperoleh hasil sampel seekstrem atau lebih ekstrem daripada yang teramati, bila $H_{0}$ benar. Keputusan: tolak $H_{0}$ bila $p < \alpha$.
Langkah
Perhitungan
Nilai
1. Bulatkan $z$ ke 2 desimal
$1{,}547 \to 1{,}55$
—
2. Luas ekor (satu arah)
tabel z: $P(z > 1{,}55) = 0{,}5000 - 0{,}4394$
$0{,}0606$
3. Dua arah: kalikan 2
$p = 2 \times 0{,}0606$
$p = 0{,}1212$
4. Bandingkan $\alpha$
$0{,}1212 > 0{,}01$
gagal tolak — konsisten dengan nilai kritis
Tangga bobot bukti melawan $H_{0}$: $p < 0{,}10$ ada bukti; $< 0{,}05$ kuat; $< 0{,}01$ sangat kuat; $< 0{,}001$ amat sangat kuat.
p bukan peluang $H_{0}$ benar, dan bukan ukuran besar efek. Nilai $p = 0{,}1212$ hanya berkata: selisih sebesar ini lumrah terjadi (12% dari waktu) bila klaim 200 benar.
Coba Sendiri: p-Value & Daerah Kritis Jadi Satu
Geser rata-rata sampel dan lihat ekor peluang (p-value) tumbuh-menyingkat relatif terhadap garis kritis.
Bagian 4 dari 4
Hitung dari Nol II: Uji Satu Arah & Uji t
Dole Pineapple (z, satu arah kanan) lalu Myrtle Beach (t, $\sigma$ tak diketahui) — dua variasi terakhir kerangka enam langkah.
Implikasi manajerial: bukan sekadar “signifikan” — mesin memberi produk gratis ke seluruh lini; kalibrasi segera. Catatan: galat baku yang kecil ($0{,}03/\sqrt{50} = 0{,}0042$ oz) membuat selisih tipis 0,05 oz pun menjadi bukti luar biasa kuat — inilah kekuatan (dan jebakan) sampel besar: statistically significant belum berarti practically significant.
Coba Sendiri: Verifikasi z Dole & Jamestown
Masukkan $\mu$, $\sigma$, $n$, $\bar{x}$ dari kedua kasus dan cocokkan dengan hasil HDN — lalu eksperimen: seberapa kecil $\bar{x}$ yang masih menolak $H_{0}$?
Ketika $\sigma$ Tak Diketahui: Statistik Uji $t$ (LO10-6)
Tak ada rekam jejak proses → $\sigma$ tak diketahui, diestimasi dengan $s$ dari sampel.
Asumsi: populasi kira-kira normal.
Derajat kebebasan $df = n - 1$; nilai kritis dari tabel t.
Sifat distribusi t (vs z)
Bentuk lonceng, simetris di 0 — seperti z.
Lebih pipih & berekor tebal (ketidakpastian dari $s$) → nilai kritis lebih besar daripada z.
Contoh ($\alpha = 0{,}05$ satu arah): $df = 11 \to 1{,}796$ vs $z = 1{,}645$.
Semakin besar $df$, $t \to z$ (baris $\infty$ tabel t = tabel z).
Jembatan dari T1 & tabel cuplikan buku: t satu arah 0,05: $df$ 9 → 1,833; $df$ 11 → 1,796; dua arah 0,01: $df$ 25 → 2,787. Kesalahan umum: memakai kritis z padahal harus t — uji jadi terlalu mudah menolak.
HDN-3: Myrtle Beach — Uji t Satu Arah
Konteks buku (hal. 330–332): lahan parkir tunggu (cell-phone lot) bandara Myrtle Beach. Manajer perlu tahu: apakah waktu tunggu rata-rata $> 15$ menit? Sampel 12 pelanggan: 30, 24, 28, 22, 14, 2, 39, 23, 23, 28, 12, 31. $\alpha = 0{,}05$.
Kasur banding — McFarland Insurance (buku hal. 334): $H_{0}: \mu \geq 60$ vs $H_{1}: \mu < 60$ (biaya klaim turun?), $n = 26$, $\bar{x} = \$56{,}423$, $s = \$10{,}041$ → $t = -1{,}816$, p satu arah $= 0{,}041 > \alpha = 0{,}01$ → gagal tolak. Pelajaran: hasil “hampir” pada $\alpha$ ketat tak otomatis jadi penurunan biaya.
Coba Sendiri: Geser $df$, Lihat $t$ Menempel ke $z$
Amati celah nilai kritis $t$ vs $z$ menyempit saat derajat kebebasan membesar — dan artinya bagi keputusan Myrtle Beach.
Coba Sendiri: p-Value vs Ambang — Seberapa Jauh dari Garis?
Geser p-value dan ambang $\alpha$; latih membaca keputusan dan bobot bukti sebelum masuk miskonsepsi.
Empat Miskonsepsi yang Menggagalkan Skripsi
✗ “p-value = peluang $H_{0}$ benar”
Salah. p = $P(\text{data seekstrem ini} \mid H_{0})$, bukan $P(H_{0} \mid \text{data})$. p = 0,1212 Jamestown berarti: bila 200 benar, selisih seperti ini muncul 12% kali — selesai, tidak berkata apa-apa tentang peluang klaim benar.
✗ “Gagal tolak = $H_{0}$ terbukti benar”
Salah. Buku: vonis bebas tidak membuktikan tak bersalah; kita hanya gagal membantah. Karena itu tulis “gagal tolak $H_{0}$” — jangan pernah “menerima $H_{0}$”.
✗ “$\alpha$ kecil berarti uji makin baik”
Setengah benar, berbahaya. $\alpha$ turun → $\beta$ naik (power turun) pada n tetap — partai cacat makin mudah lolos. Pilihan $\alpha$ adalah keputusan risiko bisnis, bukan pencarian angka Suci.
✗ “Signifikan berarti penting”
Salah. Buku: pil diet 100.000 orang, turun 1 pon — signifikan secara statistik, sepele secara praktis. Dole: z = 11,79 dari selisih 0,05 oz. Selalu lapor besaran efek + implikasi biaya, bukan hanya p.
Checkpoint T2 — Tiga Soal Kilat
Kerjakan 3 menit mandiri. CP1 = Self-Review 10–1; CP2 = Latihan 9; CP3 konseptual dari kasus Dole.
Manajer Dole berkata: “z = 11,79 — berarti overfill-nya pasti besar.” Setujukah? Jelaskan dalam dua kalimat, lalu sebut data apa yang Anda minta sebelum menghentikan lini produksi.
Tidak — z besar karena SE kecil (n = 50), selisihnya hanya 0,05 oz. Minta estimasi besaran efek & biaya per kaleng; keputusan = ukuran praktis, bukan z.
Reflection 30 detik: CP1 dan CP2 sama-sama “selisih kecil dari klaim” — mengapa CP2 menolak $H_{0}$ sedangkan CP1 tidak? (Petunjuk: perhatikan kritis 1,833 vs 1,96 dan pembagi $s/\sqrt{10}$ vs $0{,}15/\sqrt{50}$.)