Pearson logo
smw2_cover
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Chapter 19
Confidence Intervalsfor Proportions
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 2
A Confidence Interval
Recall that the sampling distribution model of     iscentered at p, with standard deviation      .
Since we don’t know p, we can’t find the truestandard deviation of the sampling distributionmodel, so we need to find the standard error:
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 3
A Confidence Interval (cont.)
By the 68-95-99.7% Rule, we know
about 68% of all samples will have    ’s within 1SE of p
about 95% of all samples will have    ’s within 2SEs of p
about 99.7% of all samples will have    ’s withinSEs of p
We can look at this from    ’s point of view…
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 4
A Confidence Interval (cont.)
Consider the 95% level:
There’s a 95% chance that p is no more than 2SEs away from    .
So, if we reach out 2 SEs, we are 95% surethat p will be in that interval. In other words, ifwe reach out 2 SEs in either direction of    , wecan be 95% confident that this interval containsthe true proportion.
This is called a 95% confidence interval.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 5
A Confidence Interval (cont.)
19-02a
19-02b
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Example 1
54 out of 104 sea corals are infected with adisease. What is the 95% confidence interval?
Slide 19- 6
C:\Users\18070\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.IE5\W0RVYUAY\MP900262529[1].jpg
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 7
What Does “95% Confidence” Really Mean?
Each confidence interval uses a sample statisticto estimate a population parameter.
But, since samples vary, the statistics we use,and thus the confidence intervals we construct,vary as well.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 8
What Does “95% Confidence” Really Mean?(cont.)
The figure to theright shows thatsome of ourconfidenceintervals capturethe true proportion(the greenhorizontal line),while others donot:
AIT19-01a
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 9
What Does “95% Confidence” Really Mean?(cont.)
Our confidence is in the process of constructingthe interval, not in any one interval itself.
Thus, we expect 95% of all 95% confidenceintervals to contain the true parameter that theyare estimating.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 10
Margin of Error: Certainty vs. Precision
We can claim, with 95% confidence, that theinterval                    contains the true populationproportion.
The extent of the interval on either side of     iscalled the margin of error (ME).
In general, confidence intervals have the formestimate ± ME.
The more confident we want to be, the larger ourME needs to be.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 11
19-03a
Margin of Error: Certainty vs. Precision (cont.)
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 12
Margin of Error: Certainty vs. Precision (cont.)
To be more confident, we wind up being less precise.
We need more values in our confidence interval to bemore certain.
Because of this, every confidence interval is a balancebetween certainty and precision.
The tension between certainty and precision is alwaysthere.
Fortunately, in most cases we can be both sufficientlycertain and sufficiently precise to make usefulstatements.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 13
Margin of Error: Certainty vs. Precision (cont.)
The choice of confidence level is somewhatarbitrary, but keep in mind this tension betweencertainty and precision when selecting yourconfidence level.
The most commonly chosen confidence levelsare 90%, 95%, and 99% (but any percentage canbe used).
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 14
Margin of Error: Certainty vs. Precision (cont.)
AIT19-03
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 15
Critical Values
The ‘2’ in                   (our 95% confidenceinterval) came from the 68-95-99.7% Rule.
Using a table or technology, we find that a moreexact value for our 95% confidence interval is1.96 instead of 2.
We call 1.96 the critical value and denote it z*.
For any confidence level, we can find thecorresponding critical value.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 16
Critical Values (cont.)
Example: For a 90% confidence interval, thecritical value is 1.645:
19_04
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 17
Assumptions and Conditions
All statistical models depend upon assumptions.
Different models depend upon different assumptions.
If those assumptions are not true, the model might beinappropriate and our conclusions based on it may bewrong.
You can never be sure that an assumption is true, but youcan often decide whether an assumption is plausible bychecking a related condition.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 18
Assumptions and Conditions (cont.)
Here are the assumptions and the correspondingconditions you must check before creating a confidenceinterval for a proportion:
Independence Assumption: The data values are assumedto be independent from each other. We check threeconditions to decide whether independence is reasonable.
Plausible Independence Condition: Is there any reasonto believe that the data values somehow affect eachother? This condition depends on your knowledge ofthe situation—you can’t check it with data.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 19
Assumptions and Conditions (cont.)
Randomization Condition: Were the data sampled atrandom or generated from a properly randomizedexperiment? Proper randomization can help ensureindependence.
10% Condition: Is the sample size no more than 10%of the population?
Sample Size Assumption: The sample needs to be largeenough for us to be able to use the CLT.
Success/Failure Condition: We must expect at least 10“successes” and at least 10 “failures.”
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 20
One-Proportion z-Interval
When the conditions are met, we are ready to find theconfidence interval for the population proportion, p.
The confidence interval is
where
The critical value, z*, depends on the particularconfidence level, C, that you specify.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Example 2
The Gallup Poll asked 537 randomly sampledadults the question “do you believe the deathpenalty is fair or unfair in this country today?” Ofthese, 53% answered fairly and 7% said theydidn’t know. What can we conclude from thissurvey?
Slide 19- 21
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Calculator
Stat – Tests – A:1-PropZInt
X – # of successes
N – total in sample
C-level – 95%
Calculate
Try for 54 of 104 sea corals
Try for 53% who said yes to the death penalty
Slide 19- 22
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 23
What Can Go Wrong?
Don’t Misstate What the Interval Means:
Don’t suggest that the parameter varies.
Don’t claim that other samples will agree withyours.
Don’t be certain about the parameter.
Don’t forget: It’s the parameter (not the statistic).
Don’t claim to know too much.
Do take responsibility (for the uncertainty).
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 24
What Can Go Wrong? (cont.)
Margin of Error Too Large to Be Useful:
We can’t be exact, but how precise do we need tobe?
One way to make the margin of error smaller is toreduce your level of confidence. (That may not bea useful solution.)
You need to think about your margin of errorwhen you design your study.
To get a narrower interval without giving upconfidence, you need to have less variability.
You can do this with a larger sample…
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Slide 19- 25
What Can Go Wrong? (cont.)
Choosing Your Sample Size:
In general, the sample size needed to produce aconfidence interval with a given margin of error ata given confidence level is:
 
where z* is the critical value for your confidencelevel.
To be safe, round up the sample size you obtain.
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley
Example 3
Suppose a candidate is planning a poll and wantsto estimate voter support within 3% with 95%confidence. How large a sample does she need?
Slide 19- 26