Survival and Lifetime Variables
📊 1.1 — Survival and Lifetime Variables
Ringkasan Cepat›
Topik: Survival and Lifetime Variables | Bobot: ~15–25% | Difficulty: Medium Ref: London (1997) Bab 1–2; Frees (2010) Bab 14 | Prereq: None
Section 0 — Pemetaan Topik
| Topik TA1 | Sub-topik ID | Skill Diuji | Bobot | Difficulty | Prerequisite | Connected Topics | Referensi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Analisis Survival | 1.1 | Mendefinisikan variabel acak , sisa usia, dan relasi antar fungsi dasar survival | 15–25% | Medium | None | 1.2 Survival and Hazard Functions, 1.3 Curtate Future Lifetime | London (1997) Bab 1–2; Frees (2010) Bab 14 |
Section 1 — Intuisi
Bayangkan sebuah perusahaan asuransi jiwa ingin menghitung premi yang adil untuk nasabahnya. Agar bisa melakukan itu, perusahaan perlu menjawab satu pertanyaan mendasar: berapa lama lagi seseorang yang sudah berusia tahun akan hidup? Inilah inti dari analisis survival — bukan sekadar “apakah seseorang akan meninggal” (karena jawabannya pasti ya), melainkan kapan dan seberapa besar peluang ia masih hidup pada titik waktu tertentu.
Di dunia nyata, setiap orang lahir dan pada akhirnya meninggal. Jika kita membayangkan semua bayi yang baru lahir di suatu negara tahun ini, masing-masing dari mereka membawa “jam biologis” yang berbeda — ada yang hidup 40 tahun, ada yang 85 tahun, ada pula yang hanya beberapa bulan. Statistikawan dan aktuaris memodelkan ketidakpastian ini dengan mendefinisikan usia saat meninggal sebagai sebuah variabel acak. Dengan cara ini, kita bisa berbicara secara matematis tentang distribusi usia kematian di suatu populasi.
Konsep sisa usia muncul ketika kita memfokuskan perhatian bukan pada bayi baru lahir, melainkan pada seseorang yang sudah berusia tahun dan masih hidup. Pertanyaannya bergeser menjadi: berapa tahun lagi ia akan bertahan? Sisa usia ini adalah kuantitas yang langsung relevan untuk penetapan premi asuransi jiwa, anuitas pensiun, dan berbagai produk keuangan yang bergantung pada kelangsungan hidup seseorang. Memahami cara mendefinisikan dan memanipulasi variabel acak ini adalah fondasi dari seluruh analisis survival dalam aktuaria.
Section 2 — Definisi Formal
Definisi Matematis›
Misalkan adalah variabel acak usia saat meninggal (age-at-death) untuk individu baru lahir, dengan . Untuk individu yang saat ini berusia tahun, sisa usia masa depan (future lifetime) didefinisikan sebagai:
yaitu usia saat meninggal dikurangi usia sekarang, diberikan bahwa individu masih hidup pada usia .
| Simbol | Makna | Catatan |
|---|---|---|
| Variabel acak usia saat meninggal (age-at-death) untuk newborn | , kontinu | |
| Batas usia maksimum (limiting age) | Untuk model De Moivre: | |
| Usia saat ini yang sudah pasti (deterministic) | ||
| Variabel acak sisa usia masa depan untuk | , kontinu | |
| Notasi untuk individu berusia tepat tahun | Shorthand aktuaria | |
| Panjang periode waktu ke depan | ||
| Probabilitas masih hidup setelah tahun | ||
| Probabilitas meninggal dalam tahun ke depan | ||
| Shorthand untuk | Probabilitas hidup 1 tahun | |
| Shorthand untuk | Probabilitas meninggal dalam 1 tahun |
Rumus Utama
Fungsi distribusi kumulatif sisa usia:
Label: Peluang meninggal sebelum atau tepat pada tahun ke depan.
Fungsi densitas probabilitas sisa usia:
Label: Kepadatan probabilitas kematian pada saat tepat tahun setelah usia .
Relasi kondisional antara dan :
Label: Probabilitas survival selama tahun lagi, dinyatakan dalam fungsi survival usia-at-death .
Aturan perkalian probabilitas survival (chain rule):
Label: Untuk hidup tahun, seseorang harus hidup tahun pertama, lalu hidup tahun berikutnya dari usia .
Ekspektasi sisa usia (complete future lifetime):
Label: Ekspektasi sisa usia , menggunakan identitas integrasi untuk variabel non-negatif.
Asumsi Eksplisit
- Populasi yang dianalisis bersifat homogen — semua individu berusia diasumsikan memiliki distribusi sisa usia yang identik.
- Variabel adalah variabel acak kontinu (waktu kematian bisa terjadi kapan saja, bukan hanya pada akhir tahun).
- — semua individu lahir hidup.
- — semua individu pada akhirnya meninggal (tidak ada immortality).
- untuk seluruh usia dalam domain yang dipertimbangkan, agar kondisional terdefinisi.
Section 3 — Jembatan Logika
Dari Definisi ke Rumus›
Mengapa ? Intuisinya sederhana: kita ingin tahu peluang seseorang yang sudah berusia masih hidup tahun lagi. Ini adalah probabilitas bersyarat — dari seluruh individu yang berhasil mencapai usia , berapa proporsinya yang juga mencapai usia ? Di penyebut ada , yaitu proporsi yang sudah lolos sampai usia . Di pembilang ada , yaitu proporsi yang lolos sampai usia . Hasil baginya persis adalah peluang kondisional yang kita inginkan.
Support dan Domain›
- memiliki support jika ada batas usia , atau jika tidak ada batas.
- adalah tetapan (bukan variabel acak) — usia saat ini sudah diketahui pasti.
- Kondisi membuat merupakan distribusi bersyarat, bukan distribusi tak bersyarat dari .
Derivasi Rumus Ekspektasi Sisa Usia:
Langkah 1: Mulai dari definisi ekspektasi untuk variabel acak kontinu non-negatif.
Langkah 2: Terapkan integrasi per bagian (integration by parts) dengan dan , sehingga dan (karena untuk model kontinu tanpa mass points).
Langkah 3: Evaluasi suku batas. Suku pertama pada adalah . Suku pertama saat : karena (asumsi standar bahwa sisa usia memiliki momen pertama yang berhingga), suku ini hilang.
Langkah 4: Hasil akhir — ekspektasi sisa usia sama dengan integral fungsi survival terhadap .
Ini sangat berguna karena seringkali lebih mudah dihitung daripada secara langsung.
Dilarang›
- Jangan menyamakan dengan . Variabel adalah usia saat meninggal (dari lahir), sedangkan adalah sisa usia dari titik saat ini. Mereka berbeda distribusi!
- Jangan lupa kondisional dalam definisi . Tanpa kondisional ini, tidak terdefinisi dengan benar untuk individu yang sudah berusia .
- Jangan membalik pembilang dan penyebut dalam rumus . Pembilang selalu mengandung usia yang lebih tua (), karena proporsi yang hidup lebih lama selalu lebih kecil.
Section 4 — Contoh Soal
Soal A — Fundamental
Soal: Diketahui bahwa distribusi usia saat meninggal mengikuti model De Moivre dengan batas usia , sehingga untuk . Hitunglah , yaitu probabilitas seseorang berusia 40 tahun masih hidup setelah 10 tahun.
Solusi Soal A›
Pendekatan: Terapkan langsung rumus dengan , .
1. Identifikasi Variabel
- (batas usia)
- (usia saat ini)
- (periode yang ditanyakan)
- untuk
2. Identifikasi Distribusi / Model Model De Moivre: , sehingga .
3. Setup Persamaan
4. Eksekusi Aljabar
5. Verification Untuk De Moivre dengan : . ✓ Konsisten.
Hasil: . Artinya seseorang berusia 40 tahun memiliki peluang sekitar 83.3% untuk masih hidup di usia 50 tahun, sesuai model De Moivre .
Exam Tips — Soal A›
Target waktu: 2 menit. Common trap: Lupa bahwa pembilang adalah , bukan . Harus substitusi , bukan . Shortcut: Untuk De Moivre, langsung tanpa menghitung terpisah.
Soal B — Exam-Typical
Soal: Fungsi survival usia saat meninggal suatu populasi diberikan oleh untuk (model constant force of mortality). Seseorang berusia 30 tahun dipilih secara acak. Hitunglah: (a) — probabilitas masih hidup 20 tahun lagi (b) — probabilitas meninggal antara usia 40 dan 50
Solusi Soal B›
Pendekatan: Gunakan untuk bagian (a), lalu gunakan relasi untuk bagian (b).
1. Identifikasi Variabel
- , model eksponensial dengan force of mortality
- , (untuk bagian a), , (untuk bagian b)
2. Identifikasi Distribusi / Model . Sifat kunci: memoryless — memiliki distribusi yang sama untuk semua .
3. Setup Persamaan
4. Eksekusi Aljabar
(a)
(b)
5. Verification Karena model eksponensial bersifat memoryless, , tidak bergantung pada . ✓ Nilai masuk akal — ini peluang meninggal di dekade 40-an.
Hasil: (a) ; (b) .
Exam Tips — Soal B›
Target waktu: 3–4 menit. Common trap: Menghitung dengan alih-alih menggunakan rumus deferred mortality langsung. Keduanya ekuivalen, tetapi cara pertama lebih mudah salah jika dihitung salah. Shortcut: Untuk model eksponensial, tidak bergantung pada — manfaatkan memoryless property ini.
Soal C — Challenging
Soal: Misalkan fungsi survival diberikan oleh untuk . (a) Verifikasi bahwa ini adalah fungsi survival yang valid. (b) Tentukan fungsi densitas untuk sisa usia individu berusia 20 tahun. (c) Hitung ekspektasi sisa usia .
Solusi Soal C›
Pendekatan: (a) Cek tiga syarat fungsi survival. (b) Turunkan dulu, lalu diferensiasikan. (c) Gunakan rumus .
1. Identifikasi Variabel
- , domain , sehingga
- , sisa usia memiliki domain
2. Identifikasi Distribusi / Model Ini adalah model power (atau De Moivre yang digeneralisasi). berbentuk pangkat dua dari fungsi linear.
3. Setup Persamaan
(a) Cek validitas:
(b) Fungsi densitas :
(c) Ekspektasi:
4. Eksekusi Aljabar
(a)
✓; ✓; turunannya negatif ✓. Fungsi survival valid.
(b)
(c)
Substitusi , , batas: , :
5. Verification Untuk model De Moivre yang digeneralisasi , ekspektasi sisa usia adalah . Di sini , , : . ✓
Hasil: Fungsi survival valid; untuk ; tahun.
Exam Tips — Soal C›
Target waktu: 5–6 menit. Common trap: Lupa bahwa domain adalah , bukan . Seseorang berusia 20 hanya bisa hidup maksimal tahun lagi. Shortcut: Setelah mendapat , gunakan formula ekspektasi integral langsung — seringkali lebih cepat daripada menggunakan .
Section 5 — Verifikasi & Sanity Check
Cek Konsistensi Probabilitas›
Untuk semua dan yang valid, harus berlaku:
Jika hasil atau negatif, pasti ada kesalahan dalam penghitungan .
Cek Aturan Perkalian›
Cek aturan chain rule: untuk tiga usia ,
Misalnya: . Jika dua cara berbeda memberikan hasil yang sama, kalkulasi konsisten.
Cek Batas Ekspektasi›
Ekspektasi sisa usia harus memenuhi:
Jika model punya limiting age , maka tidak mungkin melebihi (usia tersisa maksimum). Sebagai patokan kasar: untuk populasi umum, tahun.
Metode Alternatif — Ekspektasi via PDF
Selain , ekspektasi bisa dihitung langsung:
Pilih metode mana yang lebih mudah bergantung pada bentuk yang lebih sederhana antara dan .
Section 6 — Visualisasi Mental
Hubungan antar variabel dalam kerangka survival:
Bayangkan sumbu waktu yang dimulai dari (saat usia ). Sumbu merepresentasikan proporsi individu yang masih hidup:
- Kurva dimulai dari pada dan turun secara monoton menuju saat (atau ).
- Kurva ini cembung ke atas (convex) untuk banyak model populasi manusia: awalnya penurunan lambat (orang muda jarang mati), lalu semakin cepat di usia tua.
- Luas di bawah kurva dari hingga persis sama dengan — ekspektasi sisa usia.
- Nilai adalah kemiringan negatif dari kurva : di mana kurva turun tajam, densitas kematian tinggi.
{}_{t}p_x
1.0 |***
| ***
| ***
| ****
| *****
| ******
0.0 |__________________________ t
0 10 20 30 60
Luas di bawah kurva = e_x (ekspektasi sisa usia)
Hubungan Visual ↔ Rumus
| Elemen Visual | Komponen Rumus |
|---|---|
| Nilai awal kurva = 1 | (pasti hidup saat ini) |
| Nilai akhir kurva → 0 | |
| Kemiringan kurva di titik | (densitas kematian) |
| Luas total di bawah kurva | |
| Titik di mana kurva = 0.5 | Median sisa usia |
Section 7 — Jebakan Umum
Kesalahan Parametrisasi›
Salah: Menggunakan langsung tanpa kondisional. Benar: . Fungsi adalah survival untuk newborn, sedangkan adalah survival kondisional untuk seseorang yang sudah berusia .
Kesalahan Konseptual›
- bukan : adalah usia saat meninggal (dari lahir), adalah sisa usia. Distribusinya berbeda kecuali untuk model eksponensial yang memoryless.
- bukan : Rumus yang benar adalah .
- Domain bukan : Domain sisa usia adalah , bukan .
- bukan : Karena adalah distribusi kondisional (bukan tanpa syarat), hubungan hanya berlaku jika dan kondisi tidak mengubah distribusi (seperti model eksponensial).
Kesalahan Interpretasi Soal›
- Kata “masih hidup dalam tahun” = (survive at least years).
- Kata “meninggal dalam tahun ke depan” = .
- Kata “meninggal antara dan tahun” = (deferred mortality).
- Kata “meninggal tepat pada tahun ke-” dalam konteks diskrit = .
Red Flags›
- Jika soal menyebut “usia saat ini ” dan “waktu ke depan”, pastikan substitusi ke fungsi adalah , bukan .
- Jika ada batas usia , cek apakah sebelum mengklaim .
- Kata “complete future lifetime” = variabel kontinu ; kata “curtate future lifetime” = variabel diskrit (lihat 1.3 Curtate Future Lifetime).
Section 8 — Ringkasan Eksekutif
Must-Remember›
-
Definisi sisa usia: , dengan support .
-
Rumus survival kondisional:
-
Chain rule:
-
Deferred mortality:
-
Ekspektasi sisa usia:
Kapan Digunakan
- Soal yang menyebut “probabilitas seseorang berusia masih hidup setelah tahun” → gunakan .
- Soal yang meminta ekspektasi usia hidup seseorang yang sudah berusia → gunakan .
- Soal yang memberikan dan meminta atau → pakai rumus kondisional.
- Soal yang meminta peluang meninggal dalam rentang waktu tertentu → pakai deferred mortality .
Kapan TIDAK Boleh Digunakan
- Jika soal meminta diskrit (tahun ke berapa meninggal) → beralih ke 1.3 Curtate Future Lifetime untuk .
- Jika soal menyangkut estimasi non-parametrik dari data → beralih ke 1.5 Censoring and Non-Parametric Estimation (Kaplan-Meier).
- Jika soal menyangkut multiple states (misalnya sakit/sehat/meninggal) → beralih ke 2.1 Multiple State and Markov Models.
Quick Decision Tree
graph TD
A["Soal melibatkan usia atau waktu hidup seseorang?"] -->|"Ya"| B["Apakah usia saat ini diketahui = x?"]
A -->|"Tidak"| Z["Topik lain"]
B -->|"Ya"| C["Apakah diminta probabilitas survive atau mati?"]
B -->|"Tidak, bayi baru lahir"| D["Gunakan S_X(t) langsung"]
C -->|"Survive selama t tahun"| E["Hitung t_p_x = S_X(x+t) / S_X(x)"]
C -->|"Mati dalam t tahun"| F["Hitung t_q_x = 1 - t_p_x"]
C -->|"Mati antara m dan m+n tahun"| G["Hitung m|n_q_x = m_p_x - m+n_p_x"]
C -->|"Ekspektasi sisa usia"| H["Hitung e_x = integral t_p_x dt"]
E --> I["Cek: apakah x+t <= omega?"]
F --> I
G --> I
Follow-up Options›
- “Berikan contoh soal variasi dengan model Gompertz atau Makeham”
- “Jelaskan hubungan 1.1 Survival and Lifetime Variables dengan 1.2 Survival and Hazard Functions”
- “Buat flashcard 1-halaman untuk topik ini”
📖 Ref: London (1997) Bab 1–2; Frees (2010) Bab 14 | 🗓️ 2026-04-19 | #TA1 #AnalisisSurvival