【同步備課】高中數(shù)學(xué)(北師大版)必修三教案：1.8-最小二乘估計(jì)-參考教案2

§1.8最小二乘法一、教學(xué)目標(biāo)：經(jīng)受用不同估算方法描述兩個(gè)變量線性相關(guān)的過(guò)程。知道最小二乘法的思想，能依據(jù)給出的線性回歸方程系數(shù)公式建立線性回歸方程。二、教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：了解最小二乘法的思想并利用此思想借助電子表格求出回歸方程。教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)：對(duì)最小二乘法的數(shù)學(xué)思想和回歸方程的理解教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的難點(diǎn)：依據(jù)給出的線性回歸方程的系數(shù)公式建立線性回歸方程。三、教學(xué)方法：動(dòng)手操作，合作溝通。四、教學(xué)過(guò)程：(一)、利用最小二乘法推導(dǎo)回歸系數(shù)公式?；仡櫳瞎?jié)課：師：我們現(xiàn)在來(lái)求距離和。怎么求？生：利用點(diǎn)到直線的距離公式師生共同：只要求出訪距離和最小的、b即可。但是，我們知道點(diǎn)到直線的距離公式計(jì)算簡(jiǎn)單。怎么辦呢？以樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)A為例，可以看出：在△ABC中，（老師動(dòng)畫演示）依據(jù)一對(duì)一的關(guān)系，直角邊AC越小，斜邊AB越小，當(dāng)AC無(wú)限小時(shí)，AB跟AC可近似看作相等。求麻煩，不妨求生： 師：它表示自變量x取值肯定時(shí)，縱坐標(biāo)的偏差。假設(shè)我們已經(jīng)得到兩個(gè)具有線性相關(guān)關(guān)系的變量的一組數(shù)據(jù)：……。當(dāng)自變量?。?1，2，……，n）時(shí)，可以得到（=1，2，……，n），它與實(shí)際收集到的之間的偏差是（=1，2，……，n）這樣用n個(gè)偏差的和來(lái)刻畫“各點(diǎn)與此直線的整體偏差”是比較合適的。總的偏差為，偏差有正有負(fù)，易抵消，所以接受確定值，由于帶確定值計(jì)算不便利所以換成平方，現(xiàn)在的問(wèn)題就歸結(jié)為：當(dāng)，b取什么值時(shí)Q最小。將上式開放、再合并，就可以得到可以求出Q取最小值時(shí)（其中，）推導(dǎo)過(guò)程用到偏差的平方，由于平方又叫二乘方，所以這種使“偏差的和”最小的方法叫“最小二乘法”。設(shè)計(jì)意圖：培育同學(xué)的動(dòng)手操作力量，最小二乘法的思想是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，先讓同學(xué)動(dòng)手操作畫回歸直線，老師動(dòng)畫演示，進(jìn)一步演繹推理來(lái)分解難點(diǎn)、突破難點(diǎn)（二）、直線回歸方程的應(yīng)用（1）描述兩變量之間的依存關(guān)系；利用直線回歸方程即可定量描述兩個(gè)變量間依存的數(shù)量關(guān)系（2）利用回歸方程進(jìn)行猜測(cè)；把預(yù)報(bào)因子（即自變量x）代入回歸方程對(duì)預(yù)報(bào)量（即因變量Y）進(jìn)行估量，即可得到個(gè)體Y值的容許區(qū)間。（3）利用回歸方程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)把握規(guī)定Y值的變化，通過(guò)把握x的范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)把握的目標(biāo)。如已經(jīng)得到了空氣中NO2的濃度和汽車流量間的回歸方程，即可通過(guò)把握汽車流量來(lái)把握空氣中NO2的濃度。應(yīng)用直線回歸的留意事項(xiàng)：（1）做回歸分析要有實(shí)際意義；（2）回歸分析前,最好先作出散點(diǎn)圖；（3）回歸直線不要外延。（四）、實(shí)例分析：某調(diào)查者從調(diào)查中獲知某公司近年來(lái)科研費(fèi)用支出（）與公司所獲得利潤(rùn)（）的統(tǒng)計(jì)資料如下表：科研費(fèi)用支出（）與利潤(rùn)（）統(tǒng)計(jì)表單位：萬(wàn)元年份科研費(fèi)用支出利潤(rùn)1998199920002001200220035114532314030342520合計(jì)30180要求估量利潤(rùn)（）對(duì)科研費(fèi)用支出（）的線性回歸模型。解：設(shè)線性回歸模型直線方程為：由于：依據(jù)資料列表計(jì)算如下表：年份199819992000200120022003511453231403034252015544012017075402512116259406-10-2-311004-5-100361049060001030合計(jì)3018010002000050100現(xiàn)利用公式（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）求解參數(shù)的估量值：

所以：利潤(rùn)（）對(duì)科研費(fèi)用支出（）的線性回歸模型直線方程為：求直線回歸方程，相關(guān)系數(shù)和作圖,這些EXCEL可以便利地做到。仍以上題的數(shù)據(jù)為例。于EXCEL表中的空白區(qū)，選用"插入"菜單命令中的"圖表"，選中XY散點(diǎn)圖類型，在彈出的圖表向?qū)е邪聪驅(qū)У囊笠徊揭徊降夭僮?，如有錯(cuò)誤可以返回去重來(lái)或在以后修改。適當(dāng)修飾圖的大小、縱橫比例、字體大小、和圖符的大小等，使圖美觀，最終得到圖1，圖中有直線稱為趨勢(shì)線，還有直線方程和相關(guān)系數(shù)。圖中的每一個(gè)部份如坐標(biāo)、標(biāo)題、圖例等都可以分別修飾，這里主要介紹趨勢(shì)線和直線方程。圖1散點(diǎn)圖鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，消滅一個(gè)對(duì)話框，選"添加趨勢(shì)線"，圖中自動(dòng)畫上一條直線，再以鼠標(biāo)右擊此線，消滅趨勢(shì)線格式對(duì)話框，選擇線條的粗細(xì)和顏色，在選項(xiàng)中選取顯示公式和顯示R平方值，確定后即在圖中顯示回歸