第三章統(tǒng)計(jì)案例二

1、整理ppt整理ppt數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)計(jì)內(nèi)容 畫散點(diǎn)圖畫散點(diǎn)圖 了解最小二乘法的思想了解最小二乘法的思想 求回歸直線方程求回歸直線方程 ybxa1. 用回歸直線方程解決應(yīng)用問題用回歸直線方程解決應(yīng)用問題整理ppt問題問題1：正方形的面積：正方形的面積y與正方形的邊長(zhǎng)與正方形的邊長(zhǎng)x之間之間 的的函數(shù)關(guān)系函數(shù)關(guān)系是是y = x2確定性關(guān)系確定性關(guān)系問題問題2：某水田水稻產(chǎn)量：某水田水稻產(chǎn)量y與施肥量與施肥量x之間是否之間是否 有一個(gè)確定性的關(guān)系？有一個(gè)確定性的關(guān)系？例如：在例如：在 7 塊并排、形狀大小相同的試驗(yàn)田上塊并排、形狀大小相同的試驗(yàn)田上 進(jìn)行施肥量對(duì)水稻產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，得進(jìn)行施肥量對(duì)水

2、稻產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，得 到如下所示的一組數(shù)據(jù)：到如下所示的一組數(shù)據(jù)：施化肥量施化肥量x 15 20 25 30 35 40 45水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量y 330 345 365 405 445 450 455復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 變量之間的兩種關(guān)系變量之間的兩種關(guān)系整理ppt10 20 30 40 50500450400350300施化肥量施化肥量x 15 20 25 30 35 40 45水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量y 330 345 365 405 445 450 455xy施化肥量施化肥量水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量整理ppt 自變量取值一定時(shí)，因變量的取值帶有一定自變量取值一定時(shí)，因變量的取值帶有一定隨機(jī)性的兩個(gè)變量之間的關(guān)系叫

3、做隨機(jī)性的兩個(gè)變量之間的關(guān)系叫做相關(guān)關(guān)系相關(guān)關(guān)系。1、定義：、定義： 1）：相關(guān)關(guān)系是一種不確定性關(guān)系；）：相關(guān)關(guān)系是一種不確定性關(guān)系；注注對(duì)具有相關(guān)關(guān)系的兩個(gè)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)具有相關(guān)關(guān)系的兩個(gè)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法叫分析的方法叫回歸分析回歸分析。2）：）：整理ppt 現(xiàn)實(shí)生活中存在著大量的相關(guān)關(guān)系?，F(xiàn)實(shí)生活中存在著大量的相關(guān)關(guān)系。探索：水稻產(chǎn)量探索：水稻產(chǎn)量y與施肥量與施肥量x之間大致有何規(guī)之間大致有何規(guī)律？律？整理ppt10 20 30 40 50500450400350300發(fā)現(xiàn)：圖中各點(diǎn)，大致分布在某條直線附近。發(fā)現(xiàn)：圖中各點(diǎn)，大致分布在某條直線附近。探索探索2：在這些點(diǎn)附近可畫直線不止

4、一條，哪條直：在這些點(diǎn)附近可畫直線不止一條，哪條直線最能代表線最能代表x與與y之間的關(guān)系呢？之間的關(guān)系呢？施化肥量施化肥量x 15 20 25 30 35 40 45水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量y 330 345 365 405 445 450 455xy散點(diǎn)圖散點(diǎn)圖施化肥量施化肥量水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量整理ppt10 20 30 40 50500450400350300 xy施化肥量施化肥量水稻產(chǎn)量水稻產(chǎn)量yx整理ppt探究探究對(duì)于一組具有線性相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)對(duì)于一組具有線性相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)1122( ,),(,),.,(,),nnx yxyxy我們知道其回歸方程的截距和斜率的最小二乘估計(jì)公式分別為：我們知道其回

5、歸方程的截距和斜率的最小二乘估計(jì)公式分別為：1122211()(),.(2)()nniiiiiinniiiixxyyxnxybxxxnxy,.(1)aybx1111,.nniiiixx yynn其中( , )x y稱為樣本點(diǎn)的中心。稱為樣本點(diǎn)的中心。你能推導(dǎo)出這個(gè)公式嗎？你能推導(dǎo)出這個(gè)公式嗎？整理ppt1122( ,),(,),.,(,)nnx yxyxy假設(shè)我們已經(jīng)得到兩個(gè)具有相關(guān)關(guān)系的變量的一組數(shù)據(jù)假設(shè)我們已經(jīng)得到兩個(gè)具有相關(guān)關(guān)系的變量的一組數(shù)據(jù) 且回歸方程是：且回歸方程是：y=bx+a,(1,2,., )ix in()iiiiyyybxa其中，其中，a,b是待定參數(shù)。當(dāng)變量是待定參數(shù)。當(dāng)

6、變量x取取 時(shí)時(shí) 它與實(shí)際收集到的它與實(shí)際收集到的 之間的偏差是之間的偏差是iyoxy11( ,)x y22(,)xy( ,)iix yiiyy整理ppt易知，截距易知，截距 和斜率和斜率 分別是使分別是使取最小值時(shí)取最小值時(shí) 的值。由于的值。由于( ,)()iiiiQyyyx ab, 21( ,)()()niiiQyxyxyx 221()2() () () niiiiiyxyxyxyxyxyx2211()2() ()() ,nniiiiiiyxyxyxyxyxn yx11() ()()()nniiiiiiyxyxyxyxyxyx注意到，11()()nniiiiyxyxn yx()()0,yx

7、nyn xn yx221( ,)()()niiiQyxyxn yx 因此，2222111()2()()()()nnniiiiiiixxxxyyyyn yx2222211221111()()()()()()()()()nniiiinniiiinniiiiiixxyyxxyyn yxxxyyxxxx整理ppt121()()()niiiniixxyyxxyx這正是我們所要推導(dǎo)的公式。這正是我們所要推導(dǎo)的公式。在上式中，后兩項(xiàng)和在上式中，后兩項(xiàng)和 無關(guān)，而前兩項(xiàng)為非負(fù)無關(guān)，而前兩項(xiàng)為非負(fù)數(shù)，因此要使數(shù)，因此要使Q取得最小值，當(dāng)且僅當(dāng)前兩項(xiàng)的值取得最小值，當(dāng)且僅當(dāng)前兩項(xiàng)的值均為均為0，即有，即有, 整理

8、ppt1、所求直線方程叫做、所求直線方程叫做回歸直線方程回歸直線方程； 相應(yīng)的直線叫做相應(yīng)的直線叫做回歸直線回歸直線。2、對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行的線性分析叫做、對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行的線性分析叫做線性回歸分析線性回歸分析。1122211()(),()nniiiiiinniiiixx yyxnxybxxxnxay bxy 1、回歸直線方程、回歸直線方程整理pptnn(x-x )(y- y )xy-n x yiiiii= 1i= 1b =,nn222(x-x )x-n xiii= 1i= 1 a = y -b x .nn11x =x,y =y .iinni= 1i= 1其其 中中最小二乘法：最小二乘法：ybxa(

9、 , )x y稱為樣本點(diǎn)的中心稱為樣本點(diǎn)的中心。整理ppt2、求回歸直線方程的步驟：、求回歸直線方程的步驟：1111(1),nniiiixxyynn求211(2),.nniiiiixx y求（3）代入公式）代入公式1122211()(),(),.(1)nniiiiiinniiiixx yyxnxybxxxnxa y bxy （4）寫出直線方程為）寫出直線方程為y=bx+a,即為所求的回歸直線方程。即為所求的回歸直線方程。整理ppt例例1 1、觀察兩相關(guān)量得如下數(shù)據(jù)、觀察兩相關(guān)量得如下數(shù)據(jù): :x-1-2-3-4-553421y-9-7-5-3-115379101010221110,0,110,

10、3 01 0.3 ,1iiiiiiixyyyxx求兩變量間的回歸方程求兩變量間的回歸方程. .解：列表：解：列表：i12345678910 xi-1-2-3-4-553421yi-9-7-5-3-115379xiyi9141512551512149整理ppt1011022110110100111010010iiiiix ybyxxx000aybxb .yx所求回歸直線方程為所求回歸直線方程為整理ppt例例2：已知：已知10只狗的血球體積及血球的測(cè)量值如下：只狗的血球體積及血球的測(cè)量值如下：x45424648423558403950y6.536.309.527.50 6.99 5.909.499

11、.206.558.72x(血球體積血球體積,mm), y(血球數(shù)，百萬血球數(shù)，百萬)（1）畫出上表的散點(diǎn)圖；）畫出上表的散點(diǎn)圖；（2）求出回歸直線并且畫出圖形；）求出回歸直線并且畫出圖形；（3）回歸直線必經(jīng)過的一點(diǎn)是哪一點(diǎn)？）回歸直線必經(jīng)過的一點(diǎn)是哪一點(diǎn)？整理ppt3 3、利用回歸直線方程對(duì)總體進(jìn)行線性相關(guān)性的檢驗(yàn)、利用回歸直線方程對(duì)總體進(jìn)行線性相關(guān)性的檢驗(yàn) 例例3 3、煉鋼是一個(gè)氧化降碳的過程，鋼水含碳量的多少、煉鋼是一個(gè)氧化降碳的過程，鋼水含碳量的多少直接影響冶煉時(shí)間的長(zhǎng)短，必須掌握直接影響冶煉時(shí)間的長(zhǎng)短，必須掌握鋼水含碳量和冶煉鋼水含碳量和冶煉時(shí)間的關(guān)系。如果已測(cè)得爐料熔化完畢時(shí)，鋼水的

12、含碳時(shí)間的關(guān)系。如果已測(cè)得爐料熔化完畢時(shí)，鋼水的含碳量量x與冶煉時(shí)間與冶煉時(shí)間y（從爐料熔化完畢到出剛的時(shí)間）的一（從爐料熔化完畢到出剛的時(shí)間）的一列數(shù)據(jù)，如下表所示：列數(shù)據(jù)，如下表所示：x（0.01%）104180190177147134150191204121y（min）100200210185155135170205235125（1 1）y y與與x x是否具有線性相關(guān)關(guān)系；是否具有線性相關(guān)關(guān)系；（2 2）如果具有線性相關(guān)關(guān)系，求回歸直線方程；）如果具有線性相關(guān)關(guān)系，求回歸直線方程；（3 3）預(yù)測(cè)當(dāng)鋼水含碳量為）預(yù)測(cè)當(dāng)鋼水含碳量為160160個(gè)個(gè)0.01%0.01%時(shí)，應(yīng)冶煉多少分時(shí)，應(yīng)

13、冶煉多少分鐘？鐘？整理ppt(1)(1)列出下表列出下表, ,并計(jì)算并計(jì)算i12345678910 xi104180190177147134150191204121yi100200210185155135170205235125xiyi1040036000399003274522785180902550039155479401512510101022111159.8,172,265448,312350,287640iiiiiiixyyyxx1011010222211100.9906.(10)(10)iiiiiiix yx yrxxyy于是，整理ppt10110221101.26710iiiii

14、x ybyxxx30.51.aybx 所以回歸直線的方程為所以回歸直線的方程為 =1.267x-30.51 y(3)(3)當(dāng)當(dāng)x=160 x=160時(shí)時(shí), 1.267.160-30.51=172, 1.267.160-30.51=172 y (2)設(shè)所求的回歸方程為設(shè)所求的回歸方程為ybxa整理ppt例題例題4 4 從某大學(xué)中隨機(jī)選出從某大學(xué)中隨機(jī)選出8 8名女大學(xué)生，其身名女大學(xué)生，其身高和體重?cái)?shù)據(jù)如下表：高和體重?cái)?shù)據(jù)如下表：編號(hào)12345678身高165165157170175165155170體重4857505464614359求根據(jù)一名女大學(xué)生的身高預(yù)報(bào)她的體重的求根據(jù)一名女大學(xué)生的身

15、高預(yù)報(bào)她的體重的回歸方程，并預(yù)報(bào)一名身高為回歸方程，并預(yù)報(bào)一名身高為172172的女大的女大學(xué)生的體重。學(xué)生的體重。整理ppt172.85849. 0 xy分析：由于問題中分析：由于問題中要求根據(jù)身高預(yù)報(bào)要求根據(jù)身高預(yù)報(bào)體重，因此選取身體重，因此選取身高為自變量，體重高為自變量，體重為因變量為因變量學(xué)學(xué)身身高高1 17 72 2c cm m女女大大生生體體重重y y = = 0 0. .8 84 49 91 17 72 2- -8 85 5. .7 71 12 2 = = 6 60 0. .3 31 16 6( (k kg g) )2.2.回歸方程：回歸方程：1. 散點(diǎn)圖；散點(diǎn)圖；整理pptn(x -x)(y -y)iii=1r=nn22(x -x)(y -y)iii=1i=1相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)正相關(guān)；負(fù)相關(guān)通常，正相關(guān)；負(fù)相關(guān)通常，r0.75，認(rèn)為兩個(gè)變量有很強(qiáng)的相關(guān)性，認(rèn)為兩個(gè)變量有很強(qiáng)的相關(guān)性本例中本例中,由上面公式由上面公式r=0.7980.75整理ppt探究？探究？身高為身高為172172的女大學(xué)生的體重一定的女大學(xué)生的體重一定是是60.316kg60.316kg嗎？如果不是嗎？如果不是, ,其原因是什其原因是什么么? ?整理ppt如何描述兩個(gè)變量之間線性相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)弱？如何描述兩個(gè)變量之間線性相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)弱？ 在在