1.回歸直線方程的系數(shù)a,b的最小二乘估計使函數(shù)
最小,
函數(shù)指( ).
A.
B.
C.
D.![]()
[例1]有如下一組y與x的數(shù)據(jù)
|
|
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
y |
9 |
4 |
1 |
0 |
1 |
4 |
9 |
問y與x的(樣本)相關(guān)系數(shù)r是多少?這是否說明y與x沒有關(guān)系?
錯解:![]()
所以相關(guān)系數(shù)r=0,即y與x沒有關(guān)系.
錯因:相關(guān)系數(shù)r=0并不是說明y與x沒有關(guān)系,而是說明y與x沒有線性相關(guān)關(guān)系,但有可能有非線性相關(guān)關(guān)系.
正解:![]()
所以相關(guān)系數(shù)r=0,即y與x沒有線性相關(guān)關(guān)系,但有可能有非線性相關(guān)關(guān)系.
此題中y與x之間存在著
的二次相關(guān)關(guān)系的.
[例2]某工廠在2004年的各月中,一產(chǎn)品的月總成本y(萬元)與月產(chǎn)量x(噸)之間有如下數(shù)據(jù):
|
x |
4.16 |
4.24 |
4.38 |
4.56 |
4.72 |
4.96 |
5.18 |
5.36 |
5.6 |
5.74 |
5.96 |
6.14 |
|
y |
4.38 |
4.56 |
4.6 |
4.83 |
4.96 |
5.13 |
5.38 |
5.55 |
5.71 |
5.89 |
6.04 |
6.25 |
若2005年1月份該產(chǎn)品的計劃產(chǎn)量是6噸,試估計該產(chǎn)品1月份的總成本.
分析:可將此問題轉(zhuǎn)化為下面三個問題:
(1)畫出散點圖,根據(jù)散點圖,大致判斷月總成本y與月產(chǎn)量之間是否有線性相關(guān)關(guān)系;
(2)求出月總成本y與月產(chǎn)量x之間的線性回歸方程;
(5) 若2005年1月份該產(chǎn)品的計劃產(chǎn)量是6噸,試估計該產(chǎn)品1月份的總成本.
錯解:省去第一步,即把判斷判斷月總成本y與月產(chǎn)量之間是否有線性相關(guān)關(guān)系的過程舍去,想當然其具有線性相關(guān)關(guān)系,直接代入公式,求出線性回歸方程.
錯因:此題的月總成本y與月產(chǎn)量x之間確實是有線性相關(guān)關(guān)系,若不具有則會導(dǎo)致錯誤.因此判斷的過程不可少.
正解:(1)散點圖見下面,從圖中可以看到,各點大致在一條直線附近,說明x與y有較強的線性相關(guān)關(guān)系.
![]()
(2)代入公式(*)得:a=0.9100,b=0.6477,線性回歸方程是:y=0.9100x+0.6477.
(3)當x=6.0時,y=0.9100
(萬元),即該產(chǎn)品1月份的總成本的估計值為6.11萬元.
[例3]變量
與
有線性回歸方程
,現(xiàn)在將
的單位由
變?yōu)?sub>
的單位由
變?yōu)?sub>
,則在新的回歸方程
中.
.
錯解:0.1![]()
錯因:由
且
的值變?yōu)樵瓉淼?sub>
,
的值變?yōu)樵瓉淼?sub>
可得
的值應(yīng)為原來的
.
正解:0.01![]()
[例4]假定一個物體由不同的高度落下,并測量它落下的時間,幾個測量結(jié)果如下表所示:
|
高度s(cm) |
40 |
60 |
100 |
130 |
150 |
180 |
200 |
220 |
240 |
|
時間t(ms) |
353 |
387 |
505 |
552 |
579 |
648 |
659 |
700 |
725 |
高度(距離)與時間之間的關(guān)系由公式
給出,這里g是重力加速度的值.
(1)畫出s關(guān)于t的散點圖,這些點在一條直線附近嗎?
(2)設(shè)
,畫出s關(guān)于x的散點圖,這些點在一條直線附近嗎?
(3)求出s關(guān)于x的線性回歸方程.
解:(1)高度s關(guān)于時間t的散點圖見下面,從圖中可以看到這些點似乎在一條直線附近,也好像在一條拋物線附近
![]()
(2)高度s關(guān)于x的散點圖見下面,從圖中可以看到這些散點大致在一條直線附近
![]()
(3)可以求得s關(guān)于x的線性回歸方程是s=0.0004901x-18.8458
[例5]測得某國10對父子身高(單位:英寸)如下:
|
父親身高(x) |
60 |
62 |
64 |
65 |
66 |
67 |
68 |
70 |
72 |
74 |
|
兒子身高(y) |
63.5 |
65.2 |
66 |
65.5 |
66.9 |
67.1 |
67.4 |
68.3 |
70.1 |
70 |
(1)畫出散點圖;
(2)求出y與x之間的線性回歸方程;
(3)如果父親的身高為73英寸,估計兒子的身高.
解:(1)散點圖見下面:
![]()
(2)從散點圖可以看出,這些點都分布在一條直線附近,可求得線性回歸方程為![]()
(3)當
時,![]()
所以當父親的身高為73英寸時,估計兒子的身高約為69.9英寸.
5. “最好的”直線方程中“最好”可以有多種解釋,也就有不同的求解方法,現(xiàn)在廣泛采用的最小二乘法所用的思想是找到使散點到直線
在垂直方向上的距離的平方和最小的直線
,用這個方法,
的求解最簡單
4. 比較相關(guān)關(guān)系絕對值的大小可以比較一組變量之間哪兩個變量有更強的(線性)相關(guān)關(guān)系.
3.還有其他尋找較好的回歸直線的原則(如使y方向的偏差和最小,使各點到回歸直線的距離之和最小等)
2.用最小二乘估計方法計算得到的
使函數(shù)
達到最小
1.現(xiàn)實世界中兩個變量的關(guān)系中更多的是相關(guān)關(guān)系而不是確定性關(guān)系,許多物理學(xué)中公式看起來是確定性關(guān)系,實際上由于公式的使用范圍,測量誤差等的影響,試驗得到的數(shù)據(jù)之間是相關(guān)關(guān)系.
5.一般地,用回歸直線進行擬合的一般步驟為:
(1)作出散點圖,判斷散點是否在一條直線附近;
(2)如果散點在一條直線附近,用公式(*)求出
,并寫出線性回歸方程.
4.線性回歸方程
中的系數(shù)
滿足:
![]()
由此二元一次方程組便可依次求出
的值:
(*)
3. 一般地,設(shè)有(x,y)的n對觀察數(shù)據(jù)如下:
|
|
|
|
|
…… |
|
|
|
|
|
|
…… |
|
當a,b使![]()
取得最小值時,就稱
為擬合這n對數(shù)據(jù)的線性回歸方程,將該方程所表示的直線稱為回歸直線.
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