选修1-2-1.1回归分析的基本思想及其初步应用ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第一章第一章 统计案例统计案例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物a. 比数学3中“回归”增
2、加的内容数学统计画散点图画散点图了解最小二乘法了解最小二乘法的思想的思想求回归直线方程求回归直线方程ybxa1. 用回归直线方程用回归直线方程解决应用问题解决应用问题选修-统计案例引入线性回归模型引入线性回归模型ybxae了解模型中随机误差项了解模型中随机误差项e产产生的原因生的原因了解相关指数了解相关指数 R2 和模型拟和模型拟合的效果之间的关系合的效果之间的关系了解残差图的作用了解残差图的作用利用线性回归模型解决一类利用线性回归模型解决一类非线性回归问题非线性回归问题5. 正确理解分析方法与结果正确理解分析方法与结果问题问题1 1:正方形的面积正方形的面积y y与正方形的边长与正方形的边长
3、x x之间之间 的的函数关系函数关系是是y = xy = x2 2确定性关系确定性关系问题问题2 2:某水田水稻产量某水田水稻产量y y与施肥量与施肥量x x之间是否之间是否 -有一个确定性的关系?有一个确定性的关系?例如:例如:在在 7 7 块并排、形状大小相同的试验田块并排、形状大小相同的试验田上上 进行施肥量对水稻产量影响的试验,得到进行施肥量对水稻产量影响的试验,得到如下所示的一组数据:如下所示的一组数据:施化肥量施化肥量x x 15 20 25 30 35 40 45 15 20 25 30 35 40 45水稻产量水稻产量y y 330 345 365 405 445 450 45
4、5 330 345 365 405 445 450 455复习复习: :变量之间的两种关系变量之间的两种关系我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物10 20 30 40 5010 20 30 40 50500500450450400400350350300300发现:图中各点,大致分布在某条直线附近。发现:图中各点,大致分布在某条直线附近。x xy y施化肥量施化
5、肥量水稻产量水稻产量施化肥量施化肥量x x 15 20 25 30 35 15 20 25 30 35 40 4540 45水稻产量水稻产量y y 330 345 365 405 445 450 455 330 345 365 405 445 450 455散点图散点图自变量取值一定时,因变量的取值带有一定随自变量取值一定时,因变量的取值带有一定随机性的两个变量之间的关系叫做机性的两个变量之间的关系叫做相关关系相关关系。1 1、定义:、定义: 1 1):相关关系是一种不确定性关系;):相关关系是一种不确定性关系;注注对具有相关关系的两个变量进行对具有相关关系的两个变量进行统计分析的方法叫统计分
6、析的方法叫回归分析回归分析。2 2):):2 2、现实生活中存在着大量的相关关系。现实生活中存在着大量的相关关系。例例1 从某大学中随机选取从某大学中随机选取8名女大学生,其身高和体重数据如表名女大学生,其身高和体重数据如表1-1所示。所示。求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为172cm的女大学生的体重。的女大学生的体重。案例案例1:女大学生的身高与体重:女大学生的身高与体重解:解:1、选取身高为自变量、选取身高为自变量x,体重为因变量,体重为因变量y,作散点图:,作散点图:2、由散点图知道身高和体重有
7、比较好的、由散点图知道身高和体重有比较好的线性相关关系,因此可以用线性回归方程线性相关关系,因此可以用线性回归方程刻画它们之间的关系。刻画它们之间的关系。3、从散点图还看到,样本点散布在某一条、从散点图还看到,样本点散布在某一条直线的附近,有比较好的线性相关关系。直线的附近,有比较好的线性相关关系。 可以用可以用线性回归直线线性回归直线来来y=bx+a来近似刻画它来近似刻画它们之间的关系。们之间的关系。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样
8、一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例1 从某大学中随机选取从某大学中随机选取8名女大学生,其身高和体重数据如表名女大学生,其身高和体重数据如表1-1所示。所示。5943616454505748体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为172cm的女大学生的体重。的女大学生的体重。根据最小二乘法估计 和 就是未知参数a和b的最好估计,abniiniiiniiniiixnxyxny
9、xxbyaxxyyxxb1221121)()(我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物制表7 8 合计654321ixy , ,ixxiyy()()iixx yy2()ixxniiniiynyxnx1111,其中我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多
10、么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物所以回归方程是所以回归方程是0.84985.712yx所以,对于身高为所以,对于身高为172cm的女大学生,由回归方程可以预报的女大学生,由回归方程可以预报其体重为其体重为0.849 7285.71260.316()ykg( , )x y 称为样本点的中心探究:探究:身高为身高为172cm的女大学生的体重一定是的女大学生的体重一定是60.316kg吗?吗?如果不是,你能解析一下原因吗?如果不是,你能解析一下原因吗?例例1 从某大学中随机选取从某大学中随机选取8名女大学生,其身高和
11、体重数据如表名女大学生,其身高和体重数据如表1-1所示。所示。5943616454505748体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为172cm的女大学生的体重。的女大学生的体重。712.85849.0ab,于是得到我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界
12、里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物探究探究P4:身高为身高为172cm的女大学生的体重一定是的女大学生的体重一定是60.316kg吗?如果不是,你能解析一下原因吗?吗?如果不是,你能解析一下原因吗?答:身高为答:身高为172cm的女大学生的体重不一定是的女大学生的体重不一定是60.316kg,但一般可以认为她的体重在,但一般可以认为她的体重在60.316kg左右。左右。60.136kg不是每个身高为不是每个身高为172cm的女大学生的体重的女大学生的体重的预测值,而是所有身高为的预测值,而是所有身高为172cm的女大学生的女大学生平均平均体重的预测值体重的预测值。
13、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.用相关系数用相关系数 r 来衡量来衡量2.公式:公式:12211niiinniiiixxyyrxxyy求出线性相关方程后,求出线性相关方程后, 说明身高说明身高x每每增加一个单位增加一个单位,体重体重y就增加就增加0.849个单位个单位,这表这表明体重与身高具有正的线性相关关系明体重与身高具有正的线性相关关系.如何描如何描
14、述它们之间线性相关关系的强弱呢述它们之间线性相关关系的强弱呢?849. 0b我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例1 从某大学中随机选取从某大学中随机选取8名女大学生,其身高和体重数据如表名女大学生,其身高和体重数据如表1-1所示。所示。求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身
15、高为172cm的女大学生的体重。的女大学生的体重。案例案例1:女大学生的身高与体重:女大学生的身高与体重解:解:1、选取身高为自变量、选取身高为自变量x,体重为因变量,体重为因变量y,作散点图:,作散点图:2、由散点图知道身高和体重有比较好的、由散点图知道身高和体重有比较好的线性相关关系,因此可以用线性回归方程线性相关关系,因此可以用线性回归方程刻画它们之间的关系。刻画它们之间的关系。3、从散点图还看到,样本点散布在某一条、从散点图还看到,样本点散布在某一条直线的附近,而不是在一条直线上,所以直线的附近,而不是在一条直线上,所以不能用一次函数不能用一次函数y=bx+a描述它们关系描述它们关系。
16、 我们可以用下面的我们可以用下面的线性回归模型线性回归模型来表示:来表示:y=bx+a+e,其中,其中a和和b为模型的未知参数,为模型的未知参数,e称为随机误差称为随机误差。函数模型与回归模型之间的差别函数模型与回归模型之间的差别函数模型:abxy回归模型:eabxy可以提供选择模型的准则思考思考产生随机误差项产生随机误差项e的原因是什么?的原因是什么?随机误差随机误差e e的来源的来源( (可以推广到一般):可以推广到一般):1、其它因素的影响:影响体重y 的因素不只是身高 x,可能还包括遗传基因、饮食习惯、生长环境等因素;2、用线性回归模型近似真实模型所引起的误差;3、身高 x 的观测误差
17、。函数模型与回归模型之间的差别函数模型与回归模型之间的差别函数模型:abxy回归模型:eabxy 线性回归模型线性回归模型y=bx+a+e增加了随机误差项增加了随机误差项e,因变量,因变量y的值的值由自变量由自变量x和随机误差项和随机误差项e共同确定,即共同确定,即自变量自变量x只能解析部分只能解析部分y的变化的变化。 在统计中,我们也把自变量在统计中,我们也把自变量x称为解析变量,因变量称为解析变量,因变量y称为预称为预报变量。报变量。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么
18、丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物对回归模型进行统计检验对回归模型进行统计检验5943616454505748体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号 那么,在这个总的效应(总偏差平方和)中,有那么,在这个总的效应(总偏差平方和)中,有多少来自于解析变量(身高)?有多少来自于随机多少来自于解析变量(身高)?有多少来自于随机误差?误差? 假设随机误差对体重没有影响,也就是说,体重仅受身高的影响,那么散点图中所有的点将完全落在回归直线上。但是,在图中,数据点并没有完全落在
19、回归直线上。这些点散这些点散布在回归直线附近,所以一定是随机误差把这些点从回归直布在回归直线附近,所以一定是随机误差把这些点从回归直线上线上“推推”开了开了。 因此,数据点和它在回归直线上相应位置的差异因此,数据点和它在回归直线上相应位置的差异 是随机误差的效应,称是随机误差的效应,称 为为残差残差。)iiyy(iiieyy=例如,编号为例如,编号为6的女大学生,计算随机误差的效应(残差)为:的女大学生,计算随机误差的效应(残差)为:61 (0.849 16585.712)6.627对每名女大学生计算这个差异,然后分别将所得的值平方后对每名女大学生计算这个差异,然后分别将所得的值平方后加起来,
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