内容正文:
第八章 成对数据的统计分析
8.2 一元线性回归模型及其应用
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课时2 一元线性回归模型及其应用
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学习目标
1.了解随机误差、残差、残差图的概念.(数学抽象)
2.会通过分析残差判断一元线性回归模型的拟合效果.(数据分析、数学运算)
3.了解常见的非线性回归模型转化为一元线性回归模型的方法.(数学运算、数据分析、数学建模)
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1.什么是残差?
[答案] 观测值减去预测值称为残差.
2.如何比较两个模型的拟合效果?
[答案] 可以通过残差平方和比较,残差平方和越小拟合效果越好,也可以用 <m></m> 来比较, <m></m> 越接近于1,表示模型的拟合效果越好.
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3. <m></m> 的计算公式是什么?
[答案] <m></m> .
4.什么是非线性经验回归方程?
[答案] 如果具有相关关系的两个变量 <m></m> , <m></m> 不是线性相关关系,那么称为非线性相关关系,所得到的方程称为非线性经验回归方程.
5.如何猜测非线性经验回归方程的类型?
[答案] 可以通过作出散点图,结合已学的函数模型进行猜测.
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1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在残差图中,纵坐标为残差,横坐标可以选为样本编号.( )
√
(2)残差平方和越小,线性回归模型的拟合效果越好.( )
√
(3) <m></m> 越小,线性回归模型的拟合效果越好.( )
×
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2.甲、乙、丙、丁四位同学在建立变量 <m></m> , <m></m> 的回归模型时,分别选择了4种不同模型,计算可得它们的决定系数 <m></m> 分别如表所示:
甲 乙 丙 丁
<m></m> 0.98 0.78 0.50 0.85
哪位同学建立的回归模型拟合效果最好?( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
A
[解析] 决定系数 <m></m> 越大,表示回归模型的拟合效果越好.
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3.对变量 <m></m> , <m></m> 进行回归分析时,依据得到的4个不同的回归模型画出残差图,则下列模型拟合精度最高的是( ).
A.&1& B.&2&
C.&3& D.&4&
A
[解析] 用残差图判断模型的拟合效果,残差点比较均匀地落在水平的带状区域中,说明这样的模型比较合适,带状区域的宽度越窄,说明模型的拟合精度越高.
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4.某学校开展研究性学习活动,一组同学获得了如表所示的一组试验数据.
<m></m> 1.99 3 4 5.1 8
<m></m> 0.99 1.58 2.01 2.35 3.00
现有如下5个模拟函数:
① <m></m> ;② <m></m> ;③ <m></m> ;④ <m></m> ;⑤ <m>
</m> .
请从中选择一个模拟函数,使它能近似地反映这些数据的规律,应选____.(填序号)
④
[解析] 画出散点图如图所示.
由图可知上述点大致在函数 <m></m> 的图象上,故选择 <m></m> 可以近似地反映这些数据的规律,故填④.
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探究1 残差
小明:还有什么方法刻画回归效果呢?
小明同桌:作残差图.
问题1:如何作残差图?
[答案] 纵坐标为残差,横坐标可以为样本编号或身高数据或体重的估计值等,这样作出的图形就是残差图了.
问题2:怎样利用残差说明模型的拟合效果?
[答案] 残差点比较均匀地落在水平的带状区域中,说明选用的模型比较合适,这样的带状区域的宽度越窄,说明模型拟合精度越高.
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新知生成
1.观测值
对于响应变量 <m></m> ,通过观测得到的数据称为观测值,通过经验回归方程得到的 <m></m> 称为预测值.
2.残差
观测值减去预测值称为残差.
3.残差分析
残差是随机误差的估计结果,通过对残差的分析可以判断模型刻画数据的效果,以及判断原始数据中是否存在可疑数据等,这方面工作称为残差分析.
4.残差的应用
一般地,建立经验回归方程后,通常需要对模型刻画数据的效果进行分析.借助残差分析还可以对模型进行改进,使我们能根据改进模型作出更符合实际的预测与决策.
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新知运用
例1 随着生活水平的逐步提高,人们对文娱活动