内容正文:
人教B版 数学 选择性必修第二册
第四章 概率与统计
4.3.1 一元线性回归模型
第1课时 相关关系、回归直线方程、回归直线方程的性质
课标定位素养阐释
1.理解两个变量的相关关系的概念,会利用散点图判断两个变量是否具有相关关系.
2.了解一元线性回归模型及最小二乘法,会求回归直线方程.
3.针对实际问题,会用一元线性回归模型进行预测.
4.体会数学建模的过程,提升数学抽象和数学运算素养.
自主预习 新知导学
一、相关关系
1.正方形的边长x与周长y之间有什么关系?
提示:y=4x,当x确定时,y也确定.
2.在一定范围内,当施肥量确定时,粮食产量是一个确定的值吗?
提示:不是.
3.(1)相关关系:两个变量之间经常存在着相互影响、相互依赖的关系.这些关系常见的有两类,一类是变量之间的关系具有确定性,当一个变量确定后,另一个变量就确定了;另一类是变量之间确实有一定的关系,但没有达到可以互相决定的程度,它们之间的关系带有一定的随机性,这两个变量的关系,统计学上称为相关关系.
(2)散点图:一般地,如果收集到了变量x和变量y的n对数据(简称为成对数据),如下表所示.
序号i 1 2 3 … n
变量x x1 x2 x3 … xn
变量y y1 y2 y3 … yn
则在平面直角坐标系xOy中描出点(xi,yi),i=1,2,3,…,n,就可以得到这n对数据的散点图.
(3)线性相关:如果由变量的成对数据、散点图或直观经验可知,变量x与变量y之间的关系可以近似地用 一次函数 来刻画,则称x与y线性相关.此时,如果一个变量增大,另一个变量大体上也增大,则称这两个变量 正相关 ;如果一个变量增大,另一个变量大体上 减少 ,则称这两个变量负相关.
4.下列说法正确的是( )
A.任何两个变量之间都有相关关系
B.根据身高和体重的相关关系可以确定身高对应的体重值
C.相关关系是一种不确定的关系
D.以上说法都不正确
答案:C
二、回归直线方程
1.如果变量x与y线性相关,那么x与y的关系可以近似地用哪个函数来刻画?
提示:一次函数.
2.一次函数的解析式是什么?要求一次函数的解析式,需要求出哪些参数?
提示:y=kx+b(k≠0),需要求出k和b的值.
3.(1)回归直线方程:一般地,已知变量x与y的n对成对数据(xi,yi),i=1,2,3,…,n.任意给定一个一次函数y=bx+a,对每一个已知的xi,由直线方程可以得到一
(2)回归直线方程的性质
4.若某商品的销售量y(单位:件)与销售价格x(单位:元/件)负相关,则其回归方程可能是( )
答案:A
【思考辨析】
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里画“√”,错误的画“×”.
(1)圆的周长与半径之间的关系是相关关系.( × )
(2)农作物的产量与施肥量之间的关系是相关关系.( √ )
合作探究 释疑解惑
探究一
相关关系的判断
【例1】 (1)下列关系中,属于相关关系的是 .(填序号)
①等边三角形的边长与面积之间的关系;
②农作物的产量与光照时间之间的关系;
③汽车的行驶速度与汽车油箱的容量之间的关系;
④降雪量与交通事故的发生率之间的关系.
解析:在①中,等边三角形的边长与面积之间是函数关系;
在②中,农作物的产量与光照时间之间不具有严格的函数关系,但具有相关关系;
在③中,汽车的行驶速度不受汽车油箱容量的影响,两者之间没有任何关系;
在④中,降雪量与交通事故的发生率之间具有相关关系.
答案:②④
探究一
探究二
规范解答
(2)某男孩的年龄与身高的统计数据如下.
年龄/岁 1 2 3 4 5 6
身高/cm 78 87 98 108 115 120
作出散点图,并判断它们是否有相关关系.如果有相关关系,是正相关还是负相关?
探究一
探究二
规范解答
解:根据数据,作出散点图如图所示.
由图可知,它们具有相关关系,且是正相关.
探究一
探究二
规范解答
判断两个变量是否相关的两种方法
(1)根据相关关系的定义判断.
(2)利用散点图,观察点的分布是否存在一定的规律,直观地进行判断.
反思感悟
探究一
探究二
规范解答
【变式训练1】 如图,两个变量不具有相关关系的是 .(填序号)
解析:①中两个变量是函数关系;②③中的点均分布在一条直线周围,故②③中的两个变量均具有相关关系;④中点的分布没有任何规律,故④中两个变量不具有相关关系.
答案:①④
探究一
探究二
规范解答
探究二
求回归直线方程
【例2】 下表是某旅游景区游客数量y与平均气温x的对比表.
平均气温x/℃ -1 4 10 13 18 26
游客数量y/百人 20 24 34 38 50 64
已知y与x是线性相关的,求y关于x的回归直线方程.
探究一
探究二
规范解答
探究一
探究二
规范解答
求回归直线方程的步骤
反思感悟
探究一
探究二
规范解答
【变式训练2】 对具有线性相关关系的变量x和y,测得一组数据如下表所示.
x 2 4 5 6 8
y 30 40 60 50 70
若已求得它们的回归直线的斜率为6.5,则这条回归直线的方程为 .
探究一
探究二
规范解答
【规范解答】
回归直线方程的实际应用
【典例】 一个车间为了规定工时定额,需要确定加工零件所花费的时间,为此进行了10次试验.测得的数据如下.
零件
数x/个 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
加工时
间y/min 62 68 75 81 89 95 102 108 115 122
(1)已知y与x具有线性相关关系,求回归直线方程;
(2)根据求出的回归直线方程,预测加工200个零件所用的时间为多少.
探究一
探究二
规范解答
审题策略 已知y与x具有线性相关关系,先利用公式求 ,进而得到回归直线方程,再利用方程进行分析.
探究一
探究二
规范解答
(2)当x=200时,y的估计值为 =0.668×200+54.96=188.56≈189.
因此,预测加工200个零件所用的时间为189 min.
答题模板 第1步:利用公式求出 .
第2步:写出回归直线方程.
第3步:根据回归直线方程进行预测分析.
1.忘记或记错求 的公式.
2.计算错误.
失误警示
探究一
探究二
规范解答
【变式训练】 某市统计局统计了该市某年10户家庭的年收入和年饮食支出的统计资料如下表.
年收入
x/万元 2 4 4 6 6 6 7 7 8 10
年饮食支
出y/万元 0.9 1.4 1.6 2.0 2.1 1.9 1.8 2.1 2.2 2.3
(1)已知y与x是线性相关的,求回归直线方程;
(2)若某家庭年收入为9万元,预测其年饮食支出.
探究一
探究二
规范解答
探究一
探究二
规范解答
随堂练习
答案:C
2.(多选题)设某大学的女生体重y(单位:kg)与身高x(单位:cm)具有线性相关关系,根据一组样本数据(xi,yi)(i=1,2,…,n),用最小二乘法建立的回归直线方
C.若该大学某女生的身高增加1 cm,则其体重约增加0.85 kg
D.若该大学某女生的身高为170 cm,则可断定其体重必为58.79 kg
解析:ABC显然正确,对于D,当x=170时, =0.85×170-85.71=58.79,体重的估计值为58.79 kg,故D错误.
答案:ABC
3.正常情况下,年龄在18岁到38岁的人,体重y(单位:kg)关于身高x(单位:cm)的回归直线方程为 =0.72x-58.2.已知某同学(20岁)的身高为178 cm,则该同学的体重应该在 kg左右.
答案:69.96
4.一组数据(x,y)的散点图如图所示,经最小二乘估计公式计算,y与x之间的
答案:1
5.某种产品的广告费支出x(单位:百万元)与销售额y(单位:百万元)之间有如下对应数据.
x 2 4 5 6 8
y 30 45 60 55 70
(1)作出散点图;
(2)从散点图中判断销售额与广告费支出具有什么样的关系.
解:(1)作出的散点图如图所示.
(2)从图中可以发现,点分布在某条直线的附近,且当x增大时,y大体上也增大,故销售额与广告费支出是线性相关的,且是正相关的.
个估计值=bxi+a,如果一次函数x+能使(-y1)2+(-y2)2+…+(-yn)2=(yi-)2取得最小值,则x+称为y关于x的回归直线方程(对应的直线称为回归直线).
其中称为回归系数,它实际上也就是回归直线方程的斜率.
①y与x正相关的充要条件是>0,y与x负相关的充要条件是<0.
②当x增大一个单位时,增大个单位.
A.=-10x+200
B.=10x+200
C.=-10x-200
D.=10x-200
(3)回归直线过样本点的中心().( √ )
解:由已知得,=1+16+100+169+324+676=1 286,
xiyi=-1×20+4×24+10×34+13×38+18×50+26×64=3 474.
则≈1.68,
≈18.73,故所求的回归直线方程为=1.68x+18.73.
(1)求平均数;(2)求xiyi;(3)求;(4)利用公式;(5)利用;(6)写出回归直线方程.
解析:由题意可知,=5,=50.设回归直线方程为=6.5x+,则=50-6.5×5=17.5.故回归直线方程为=6.5x+17.5.
答案:=6.5x+17.5
规范展示 (1)设所求的回归直线方程为x+,
则≈0.668,
=91.7-0.668×55=54.96,
因此,所求的回归直线方程为=0.668x+54.96.
解:(1)依题意,=6,=1.83,
则≈0.17,=0.81,
故所求的回归直线方程为=0.17x+0.81.
(2)当x=9时,=0.17×9+0.81=2.34.
故预测其年饮食支出约为2.34万元.
1.已知回归直线方程=-1.5x+2,则当变量x增大1个单位时,( )
A.增大1.5个单位 B.增大2个单位
C.减小1.5个单位 D.减小2个单位
程为=0.85x-85.71,则下列结论正确的是( )
A.y与x正相关
B.回归直线过样本点的中心()
解析:当x=178时,=0.72×178-58.2=69.96.
回归直线方程为=0.8x+,则= .
解析:因为=2,=2.6,所以2.6=0.8×2+,所以=1.
$$