2019-2020年高中數(shù)學(xué) 要點(diǎn)講解 回歸分析 北師大版選修2-3.doc
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2019-2020年高中數(shù)學(xué) 要點(diǎn)講解 回歸分析 北師大版選修2-3 1.回歸直線: 如果散點(diǎn)圖中點(diǎn)的分布從整體上看大致在一條直線附近,我們就稱這兩個(gè)變量之間具有線性相關(guān)關(guān)系,這條直線叫作回歸直線. 求回歸直線方程的一般步驟:作出散點(diǎn)圖(由樣本點(diǎn)是否呈條狀分布來判斷兩個(gè)量是否具有線性相關(guān)關(guān)系),若存在線性相關(guān)關(guān)系→②求回歸系數(shù) →③寫出回歸直線方程 ,并利用回歸直線方程進(jìn)行預(yù)測說明. 2.回歸分析:對(duì)具有相關(guān)關(guān)系的兩個(gè)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一種常用方法. 建立回歸模型的基本步驟是: ①確定研究對(duì)象,明確哪個(gè)變量是解釋變量,哪個(gè)變量是預(yù)報(bào)變量; ②畫好確定好的解釋變量和預(yù)報(bào)變量的散點(diǎn)圖,觀察它們之間的關(guān)系(線性關(guān)系). ③由經(jīng)驗(yàn)確定回歸方程的類型. ④按一定規(guī)則估計(jì)回歸方程中的參數(shù) (最小二乘法); ⑤得出結(jié)論后在分析殘差圖是否異常,若存在異常,則檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有誤,后模型是否合適等. 3.利用統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際問題的基本步驟: ①提出問題; ②收集數(shù)據(jù); ③分析整理數(shù)據(jù); ④進(jìn)行預(yù)測或決策. 4.殘差變量e 的主要來源: ①用線性回歸模型近似真實(shí)模型(真實(shí)模型是客觀存在的,通常我們并不知道真實(shí)模型到底是什么)所引起的誤差.可能存在非線性的函數(shù)能夠更好地描述y 與x 之間的關(guān)系,但是現(xiàn)在卻用線性函數(shù)來表述這種關(guān)系,結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差.這種由于模型近似所引起的誤差包含在e 中. ②忽略了某些因素的影響.影響變量y 的因素不只變量x 一個(gè),可能還包含其他許多因素(例如在描述身高和體重關(guān)系的模型中,體重不僅受身高的影響,還會(huì)受遺傳基因、飲食習(xí)慣、生長環(huán)境等其他因素的影響),但通常它們每一個(gè)因素的影響可能都是比較小的,它們的影響都體現(xiàn)在e 中. ③觀測誤差.由于測量工具等原因,得到的y 的觀測值一般是有誤差的(比如一個(gè)人的體重是確定的數(shù),不同的秤可能會(huì)得到不同的觀測值,它們與真實(shí)值之間存在誤差),這樣的誤差也包含在e 中.上面三項(xiàng)誤差越小,說明我們的回歸模型的擬合效果越好. 名師要點(diǎn)解析 例1研究某灌溉渠道水的流速 與水深 之間的關(guān)系,測得一組數(shù)據(jù)如下: 水深x/m 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 流速y/(m/s) 1.70 1.79 1.88 1.95 2.03 2.10 2.16 2.21 (1)求y對(duì)x的回歸直線方程; (2)預(yù)測水深為1.95m時(shí)水的流速是多少? 【分析】 本題考查如何求回歸直線的方程,可先把有關(guān)數(shù)據(jù)用散點(diǎn)圖表示出來,若這些點(diǎn)大致分布在通過散點(diǎn)圖中心的一條直線附近,說明這兩個(gè)變量線性相關(guān),從而可利用我們學(xué)過的最小二乘估計(jì)思想及計(jì)算公式求得線性回歸直線方程. 【解】 (1)由于問題中要求根據(jù)水深預(yù)報(bào)水的流速,因此選取水深為解釋變量,流速為預(yù)報(bào)變量,作散點(diǎn)圖: 由圖容易看出,x與y之間有近似的線性關(guān)系,或者說,可以用一個(gè)回歸直線方程 來反映這種關(guān)系.由計(jì)算器求得 . 對(duì)x的回歸直線方程為 . (2)由(1)中求出的回歸直線方程,把x=1.95代入,易得 . 計(jì)算結(jié)果表示,當(dāng)水深為1.95m,時(shí)可以預(yù)測渠水的流速為2.12m/s. 【點(diǎn)評(píng)】建立回歸模型的一般步驟: (1)確定研究對(duì)象,明確兩個(gè)變量即解釋變量和預(yù)報(bào)變量; (2)畫出散點(diǎn)圖,觀察它們之間的關(guān)系; (3)由經(jīng)驗(yàn)確定回歸方程類型(若呈線性關(guān)系,選用線性回歸方程); (4)按一定規(guī)則估計(jì)回歸方程中的參數(shù)(如最小二乘法); (5)得出結(jié)果后分析殘差圖是否有異常(個(gè)別數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)殘差過大,或殘差出現(xiàn)不隨機(jī)的規(guī)律性,等等),若存在異常,則檢查數(shù)據(jù)是否有誤,或模型是否合適等. 例2電容器充電后,電壓達(dá)到 ,然后開始放電,由經(jīng)驗(yàn)知道,此后電壓 隨時(shí)間 變化的規(guī)律公式 表示,觀測得時(shí)間 時(shí)的電壓 如下表所示: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 100 75 55 40 30 20 15 10 10 5 5 試求電壓 對(duì)時(shí)間 的回歸方程. 【分析】由于兩個(gè)變量不呈線性相關(guān)關(guān)系,所以不能直接利用線性回歸方程來建立兩個(gè)變量之間的關(guān)系,我們可通過對(duì)數(shù)變換把指數(shù)關(guān)系變?yōu)榫€性關(guān)系,通過線性回歸模型來建立 與 之間的非線性回歸方程. 【解】對(duì) 兩邊取自然對(duì)數(shù)得 ,令 ,即. 由所給數(shù)據(jù)可得 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.6 4.3 4.0 3.9 3.4 2.9 2.7 2.3 2.3 1.6 1.6 其散點(diǎn)圖為: 由散點(diǎn)圖可知 與 具有線性相關(guān)關(guān)系,可用 來表示.經(jīng)計(jì)算得: (最小二乘法), , 即 .所以, . 【點(diǎn)評(píng)】一般地,有些非線性回歸模型通過變換可以轉(zhuǎn)化為線性回歸模型,即借助于線性回歸模型研究呈非線性回歸關(guān)系的兩個(gè)變量之間的關(guān)系: (1)如果散點(diǎn)圖中的點(diǎn)分布在一個(gè)直線狀帶形區(qū)域,可以選用線性回歸模型來建模; (2)如果散點(diǎn)圖中的點(diǎn)的分布在一個(gè)曲線狀帶形區(qū)域,要先對(duì)變量作適當(dāng)?shù)淖儞Q,再利用線性回歸模型來建模.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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