高二数学1.1《回归分析的基本思想及其初步应用》课件.ppt

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1、第一章第一章 统计案例统计案例a.比数学3中“回归”增加的内容数学统计1.画散点图画散点图2.了解最小二乘法了解最小二乘法的思想的思想3.求回归直线方程求回归直线方程ybxa4.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1.引入线性回归模型引入线性回归模型ybxae4.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5.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6.了解残差图的作用了解残差图的作用7.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8.正确理解分析方法与结果正确理解分析方

2、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：施施化肥量化肥量x x 15 20 25 30 35 40 45 15 20 25 30 35 40 45水

3、稻产量水稻产量y y 330 345 365 405 445 450 455 330 345 365 405 445 450 455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

4、在着大量的相关关系。如：人的身高与年龄；如：人的身高与年龄；产品的成本与生产数量；产品的成本与生产数量；商品的销售额与广告费；商品的销售额与广告费；家庭的支出与收入。等等家庭的支出与收入。等等探索：水稻产量探索：水稻产量y y与施肥量与施肥量x x之间大致有何之间大致有何规律？规律？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。探索探索2 2：在这些点附近可画直线不止一条，：在这些点附近可画直线不止一条，哪条直线最能代表哪条直线最能代表x x与与

5、y y之间的关系呢？之间的关系呢？x xy y施施化肥量化肥量水稻产量水稻产量施施化肥量化肥量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 330 345 365 405 445 450 455 330 345 365 405 445 450 455散点图散点图例例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。编号12345678身高/cm 165165 157 170 175 165 155 170体重/kg4857505464614359求根据一

6、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

7、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。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。思考思考P3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？思考思考P3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：影响身高 y 的因素不只是体重 x，可能还包括遗传基因、饮食习惯、生长环境等因

8、素；2、用线性回归模型近似真实模型所引起的误差；3、身高 y 的观测误差。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，制表7 8 合计654321i例例1 从某大学中随

9、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，于是有b=所以回归方程是所以，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其体重为的女大学生，由回归方程可以预报其体重为

10、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？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？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？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？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。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：回归模型：函数模型与回归模型之间的

11、差别函数模型与回归模型之间的差别函数模型：回归模型：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的值由自变量的值由自变量x和和随机误差项随机误差项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称为预报变量。称为预报变量。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：回归模型：可以提供选择模型的准则如何描述两个变量之间线性相关关系的强弱？如何描述两个变量之间线性相关关系的强弱？在数学3中，我们学习了用相关

12、系数r来衡量两个变量之间线性相关关系的方法。相关系数相关系数r相关关系的测度相关关系的测度（相关系数取值及其意义）-1.0+1.00-0.5+0.5完全负相关完全负相关完全负相关完全负相关无线性相关无线性相关无线性相关无线性相关完全正相关完全正相关完全正相关完全正相关负负负负相关程度增加相关程度增加相关程度增加相关程度增加r正相关程度增加正相关程度增加正相关程度增加正相关程度增加五五.求出线性相关方程后，如何描述斜率估计值求出线性相关方程后，如何描述斜率估计值与变化增量值之间相关关系的强弱？通过什么与变化增量值之间相关关系的强弱？通过什么量来说明？量来说明？1.用相关系数用相关系数 r 来衡量

13、来衡量2.公式：公式：3.性质：性质：、当、当 时，时，x x与与y y为完全线性相关，它们之间为完全线性相关，它们之间存在确定的函数关系。存在确定的函数关系。、当、当 时，表示时，表示x x与与y y存在着一定的线性相存在着一定的线性相关，关，r r的绝对值越大，越接近于的绝对值越大，越接近于1 1，表示，表示x x与与y y直线直线相关程度越高，反之越低。相关程度越高，反之越低。练练:某种产品的广告费支出某种产品的广告费支出x与销售额与销售额y之间有如表之间有如表所示数据所示数据:零件数零件数X24568加工时间加工时间y(分分钟钟)3040605070(1)求求x,y之间的相关系数之间的

14、相关系数;(2)求线性回归方程求线性回归方程;对回归模型进行统计检验对回归模型进行统计检验思考思考P6：如何刻画预报变量（体重）的变化？这个变化在多大程度上如何刻画预报变量（体重）的变化？这个变化在多大程度上与解析变量（身高）有关？在多大程度上与随机误差有关？与解析变量（身高）有关？在多大程度上与随机误差有关？假设身高和随机误差的不同不会对体重产生任何影响，那么所有人的体重将相假设身高和随机误差的不同不会对体重产生任何影响，那么所有人的体重将相同。同。在体重不受任何变量影响的假设下，设在体重不受任何变量影响的假设下，设8名女大学生的体重都是她们的平均值，名女大学生的体重都是她们的平均值，即即8

15、个人的体重都为个人的体重都为54.5kg。54.554.554.554.554.554.554.554.5体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号54.5kg在散点图中，所有的点应该落在同一条在散点图中，所有的点应该落在同一条水平直线上，但是观测到的数据并非如水平直线上，但是观测到的数据并非如此。此。这就意味着这就意味着预报变量（体重）的值预报变量（体重）的值受解析变量（身高）或随机误差的影响受解析变量（身高）或随机误差的影响。5943616454505748体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号

16、 例如，编号为例如，编号为6的女大学生的体重并没有落在水平直线上，她的体重为的女大学生的体重并没有落在水平直线上，她的体重为61kg。解析。解析变量（身高）和随机误差共同把这名学生的体重从变量（身高）和随机误差共同把这名学生的体重从54.5kg“推推”到了到了61kg，相差，相差6.5kg，所以所以6.5kg是解析变量和随机误差的是解析变量和随机误差的组合效应组合效应。编号为编号为3的女大学生的体重并也没有落在水平直线上，她的体重为的女大学生的体重并也没有落在水平直线上，她的体重为50kg。解析。解析变量（身高）和随机误差共同把这名学生的体重从变量（身高）和随机误差共同把这名学生的体重从50k

17、g“推推”到了到了54.5kg，相差，相差-4.5kg，这时解析变量和随机误差的组合效应为这时解析变量和随机误差的组合效应为-4.5kg。用这种方法可以对所有预报变量计算组合效应。用这种方法可以对所有预报变量计算组合效应。数学上，把每个效应（观测值减去总的平均值）的平方加起来，即用数学上，把每个效应（观测值减去总的平均值）的平方加起来，即用表示总的效应，称为表示总的效应，称为总偏差平方和总偏差平方和。在例在例1中，总偏差平方和为中，总偏差平方和为354。5943616454505748体重/kg170155165175170157165165身高/cm87654321编号 那么，在这个总的效应

18、（总偏差平方和）中，有多少来自于解析变量（身高）？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）？有多少来自于随机误差？有多少来自于随机误差？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回归直线上。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线上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线上“推推”开了开了。在例在例1中，残差平方和约为中，残差平方和约为128.361。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

19、异 是随机误差的效应，是随机误差的效应，称称 为为残差残差。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：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，用数学符号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，用数学符号称为称为残差平方和残差平方和，它代表了随机误差的效应。它代表了随机误差的效应。表示为：表示为：由于解析变量和随机误差的总效应（总偏差平方和）为由于解析变量和随机误差的总效应（总偏差平方和）为354，而随机误差的效应为，而随机误差的效应为128.361，所以解析变量的效应为，所以解析变量的效

20、应为解析变量和随机误差的总效应（总偏差平方和）解析变量和随机误差的总效应（总偏差平方和）=解析变量的效应（回归平方和）解析变量的效应（回归平方和）+随机误差的效应（残差平方和）随机误差的效应（残差平方和）354-128.361=225.639 这个值称为这个值称为回归平方和。回归平方和。我们可以用我们可以用相关指数相关指数R2来刻画回归的效果，其计算公式是来刻画回归的效果，其计算公式是离差平方和的分解离差平方和的分解（三个平方和的意义）1.总偏差平方和总偏差平方和(SST)q反映因变量的反映因变量的 n 个观察值与其均值的总离差个观察值与其均值的总离差2.回归平方和回归平方和(SSR)q反反映

21、映自自变变量量 x 的的变变化化对对因因变变量量 y 取取值值变变化化的的影影响响，或或者者说说，是是由由于于 x 与与 y 之之间间的的线线性性关关系系引引起起的的 y 的的取值变化，也称为可解释的平方和取值变化，也称为可解释的平方和3.残差平方和残差平方和(SSE)q反反映映除除 x 以以外外的的其其他他因因素素对对 y 取取值值的的影影响响，也也称称为为不可解释的平方和或剩余平方和不可解释的平方和或剩余平方和样本决定系数样本决定系数（判定系数 r2）1.回归平方和占总离差平方和的比例2.反映回归直线的拟合程度3.取值范围在 0,1 之间4.r2 1，说明回归方程拟合的越好；r20，说明回

22、归方程拟合的越差5.判定系数等于相关系数的平方，即r2(r)2我们可以用我们可以用相关指数相关指数R2来刻画回归的效果，其计算公式是来刻画回归的效果，其计算公式是显然，显然，R2的值越大，说明残差平方和越小，也就是说模型拟合效果越好。的值越大，说明残差平方和越小，也就是说模型拟合效果越好。在线性回归模型中，在线性回归模型中，R2表示解析变量对预报变量变化的贡献率表示解析变量对预报变量变化的贡献率。R2越接近1，表示回归的效果越好（因为R2越接近1，表示解析变量和预报变量的线性相关性越强）。如果某组数据可能采取几种不同回归方程进行回归分析，则可以通过比较如果某组数据可能采取几种不同回归方程进行回

23、归分析，则可以通过比较R2的值的值来做出选择，即来做出选择，即选取选取R2较大的模型作为这组数据的模型较大的模型作为这组数据的模型。总的来说：总的来说：相关指数相关指数R2是度量模型拟合效果的一种指标。是度量模型拟合效果的一种指标。在线性模型中，它在线性模型中，它代表自变量刻画预报变量的能力代表自变量刻画预报变量的能力。我们可以用我们可以用相关指数相关指数R2来刻画回归的效果，其计算公式是来刻画回归的效果，其计算公式是1354总计0.36128.361残差变量0.64225.639随机误差比例平方和来源表表1-3 从表从表3-1中可以看出，解析变量对总效应约贡献了中可以看出，解析变量对总效应约

24、贡献了64%，即，即R2 0.64，可以叙述为，可以叙述为“身高解析了身高解析了64%的体重变化的体重变化”，而随机误差贡献了剩余的，而随机误差贡献了剩余的36%。所以，身高对体重的效应比随机误差的效应大得多。所以，身高对体重的效应比随机误差的效应大得多。表表1-4列出了女大学生身高和体重的原始数据以及相应的残差数据。列出了女大学生身高和体重的原始数据以及相应的残差数据。在研究两个变量间的关系时，首先要根据散点图来粗略判断它们是否线性相关，在研究两个变量间的关系时，首先要根据散点图来粗略判断它们是否线性相关，是否可以用回归模型来拟合数据。是否可以用回归模型来拟合数据。残差分析与残差图的定义：残

25、差分析与残差图的定义：然后，我们可以通过残差然后，我们可以通过残差 来判断模型拟合的效果，判断原始来判断模型拟合的效果，判断原始数据中是否存在可疑数据，数据中是否存在可疑数据，这方面的分析工作称为残差分析这方面的分析工作称为残差分析。编号编号12345678身高身高/cm165165157170175165155170体重体重/kg4857505464614359残差残差-6.3732.6272.419-4.6181.1376.627-2.8830.382 我们可以利用图形来分析残差特性，作图时纵坐标为残差，横坐标可以选为样本我们可以利用图形来分析残差特性，作图时纵坐标为残差，横坐标可以选为样

26、本编号，或身高数据，或体重估计值等，这样作出的图形称为编号，或身高数据，或体重估计值等，这样作出的图形称为残差图残差图。残差图的制作及作用。残差图的制作及作用。坐标纵轴为残差变量，横轴可以有不同的选择；坐标纵轴为残差变量，横轴可以有不同的选择；若模型选择的正确，残差图中的点应该分布在以若模型选择的正确，残差图中的点应该分布在以横轴为心的带形区域横轴为心的带形区域；对于远离横轴的点，要特别注意对于远离横轴的点，要特别注意。身高与体重残差图异常点 错误数据 模型问题 几点说明：几点说明：第一个样本点和第第一个样本点和第6个样本点的残差比较大，需要确认在采集过程中是否有人为个样本点的残差比较大，需要

27、确认在采集过程中是否有人为的错误。如果数据采集有错误，就予以纠正，然后再重新利用线性回归模型拟合数的错误。如果数据采集有错误，就予以纠正，然后再重新利用线性回归模型拟合数据；如果数据采集没有错误，则需要寻找其他的原因。据；如果数据采集没有错误，则需要寻找其他的原因。另外，残差点比较均匀地落在水平的带状区域中，说明选用的模型计较合适，这另外，残差点比较均匀地落在水平的带状区域中，说明选用的模型计较合适，这样的带状区域的宽度越窄，说明模型拟合精度越高，回归方程的预报精度越高。样的带状区域的宽度越窄，说明模型拟合精度越高，回归方程的预报精度越高。小结小结用身高预报体重时，需要注意下列问题：用身高预报

28、体重时，需要注意下列问题：1、回归方程只适用于我们所研究的样本的总体；、回归方程只适用于我们所研究的样本的总体；2、我们所建立的回归方程一般都有时间性；、我们所建立的回归方程一般都有时间性；3、样本采集的范围会影响回归方程的适用范围；、样本采集的范围会影响回归方程的适用范围；4、不能期望回归方程得到的预报值就是预报变量的精确值。、不能期望回归方程得到的预报值就是预报变量的精确值。事实上，它是预报变量的可能取值的平均值。事实上，它是预报变量的可能取值的平均值。这些问题也使用于其他问题。这些问题也使用于其他问题。涉及到统计的一些思想：涉及到统计的一些思想：模型适用的总体；模型适用的总体；模型的时间

29、性；模型的时间性；样本的取值范围对模型的影响；样本的取值范围对模型的影响；模型预报结果的正确理解。模型预报结果的正确理解。一般地，建立回归模型的基本步骤为：一般地，建立回归模型的基本步骤为：（1）确定研究对象，明确哪个变量是解析变量，哪个变量是预报变量。）确定研究对象，明确哪个变量是解析变量，哪个变量是预报变量。（2）画出确定好的解析变量和预报变量的散点图，观察它们之间的关系）画出确定好的解析变量和预报变量的散点图，观察它们之间的关系 （如是否存在线性关系等）。（如是否存在线性关系等）。（3）由经验确定回归方程的类型（如我们观察到数据呈线性关系，则选用线性）由经验确定回归方程的类型（如我们观察

30、到数据呈线性关系，则选用线性 回归方程回归方程y=bx+a）.（4）按一定规则估计回归方程中的参数（如最小二乘法）。）按一定规则估计回归方程中的参数（如最小二乘法）。（5）得出结果后分析残差图是否有异常（个别数据对应残差过大，或残差呈现）得出结果后分析残差图是否有异常（个别数据对应残差过大，或残差呈现 不随机的规律性，等等），过存在异常，则检查数据是否有误，或模型是不随机的规律性，等等），过存在异常，则检查数据是否有误，或模型是 否合适等。否合适等。什么是回归分析？什么是回归分析？（内容）（内容）1.1.从从从从一一一一组组组组样样样样本本本本数数数数据据据据出出出出发发发发，确确确确定定定定

31、变变变变量量量量之之之之间间间间的的的的数数数数学学学学关关关关系式系式系式系式2.2.对对对对这这这这些些些些关关关关系系系系式式式式的的的的可可可可信信信信程程程程度度度度进进进进行行行行各各各各种种种种统统统统计计计计检检检检验验验验，并并并并从从从从影影影影响响响响某某某某一一一一特特特特定定定定变变变变量量量量的的的的诸诸诸诸多多多多变变变变量量量量中中中中找找找找出出出出哪哪哪哪些些些些变量的影响显著，哪些不显著变量的影响显著，哪些不显著变量的影响显著，哪些不显著变量的影响显著，哪些不显著3.3.利利利利用用用用所所所所求求求求的的的的关关关关系系系系式式式式，根根根根据据据据一一

32、一一个个个个或或或或几几几几个个个个变变变变量量量量的的的的取取取取值值值值来来来来预预预预测测测测或或或或控控控控制制制制另另另另一一一一个个个个特特特特定定定定变变变变量量量量的的的的取取取取值值值值，并并并并给给给给出这种预测或控制的精确程度出这种预测或控制的精确程度出这种预测或控制的精确程度出这种预测或控制的精确程度结束结束回归分析与相关分析的区别回归分析与相关分析的区别1.1.相相相相关关关关分分分分析析析析中中中中，变变变变量量量量 x x 变变变变量量量量 y y 处处处处于于于于平平平平等等等等的的的的地地地地位位位位；回回回回归归归归分分分分析析析析中中中中，变变变变量量量量

33、 y y 称称称称为为为为因因因因变变变变量量量量，处处处处在在在在被被被被解解解解释释释释的的的的地地地地位位位位，x x 称为自变量，用于预测因变量的变化称为自变量，用于预测因变量的变化称为自变量，用于预测因变量的变化称为自变量，用于预测因变量的变化2.2.相相相相关关关关分分分分析析析析中中中中所所所所涉涉涉涉及及及及的的的的变变变变量量量量 x x 和和和和 y y 都都都都是是是是随随随随机机机机变变变变量量量量；回回回回归归归归分分分分析析析析中中中中，因因因因变变变变量量量量 y y 是是是是随随随随机机机机变变变变量量量量，自自自自变变变变量量量量 x x 可可可可以以以以是是

34、是是随机变量，也可以是非随机的确定变量随机变量，也可以是非随机的确定变量随机变量，也可以是非随机的确定变量随机变量，也可以是非随机的确定变量3.3.相相相相关关关关分分分分析析析析主主主主要要要要是是是是描描描描述述述述两两两两个个个个变变变变量量量量之之之之间间间间线线线线性性性性关关关关系系系系的的的的密密密密切切切切程程程程度度度度；回回回回归归归归分分分分析析析析不不不不仅仅仅仅可可可可以以以以揭揭揭揭示示示示变变变变量量量量 x x 对对对对变变变变量量量量 y y 的的的的影影影影响大小，还可以由回归方程进行预测和控制响大小，还可以由回归方程进行预测和控制响大小，还可以由回归方程进

35、行预测和控制响大小，还可以由回归方程进行预测和控制（三）回归分析初步应用问题：问题：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2）例例2 一只红铃虫的产卵数一只红铃虫的产卵数y和温度和温度x有关。现收集了有关。现收集了7组观测数据列于表中：组观测数据列于表中：温度温度xoC21232527293235产卵数产卵数y/个个711212466115325（1 1）试试建建立立产产卵卵数数y y与与温温度度x x之之间间的的回回归归方方程程；并并预预测测温温度度为为2828o oC C时时产产卵卵数目。数目。（2 2）你所建立的模型中温度在多大程度上解释

36、了产卵数的变化？）你所建立的模型中温度在多大程度上解释了产卵数的变化？选变量选变量 解：选取气温为解释变量解：选取气温为解释变量x x，产卵数产卵数 为预报变量为预报变量y y。画散点图画散点图假设线性回归方程为假设线性回归方程为：=bx+a选选 模模 型型分析和预测分析和预测当当x=28时，时，y=19.8728-463.73 93估计参数估计参数由计算器得：线性回归方程为由计算器得：线性回归方程为y=y=19.8719.87x x-463.73-463.73 相关指数相关指数R R2 2=r r2 20.8640.8642 2=0.7464=0.7464所以，一次函数模型中温度解释了所以，

37、一次函数模型中温度解释了74.64%的产卵数变化。的产卵数变化。050100150200250300350036912151821242730333639当当x=28时，时，y=19.8728-463.73 93方方法法一一：一一元元函函数数模模型型问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2）y=c1 x2+c2 变换变换 y=c1 t+c2 非线性关系非线性关系 线性关系线性关系问题问题选用选用y=c1x2+c2，还是还是y=c1x2+cx+c2？问题问题3 产卵数产卵数气气温温问题问题2如何求如何求c1、c2？t=x2方方法法

38、二二，二二元元函函数数模模型型问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2）平方变换平方变换：令令t=xt=x2 2，产卵数产卵数y y和温度和温度x x之间二次函数模型之间二次函数模型y=bxy=bx2 2+a+a就转化为产卵数就转化为产卵数y y和温度的平方和温度的平方t t之间线性回归模型之间线性回归模型y=y=bt+abt+a温度温度21232527293235温度的平方温度的平方t44152962572984110241225产卵数产卵数y/个个711212466115325作作散散点点图图，并并由由计计算算器器得得：y

39、y和和t t之之间间的的线线性性回回归归方方程程为为y=y=0.3670.367t t-202.54-202.54，相关指数相关指数R R2 2=r r2 20.8960.8962 2=0.802=0.802将将t=xt=x2 2代入线性回归方程得：代入线性回归方程得：y=y=0.3670.367x x2 2-202.54-202.54当当x x=28=28时时，y y=0.367=0.36728282 2-202.5485202.5485，且，且R R2 2=0.802=0.802，所以，二次函数模型中温度解所以，二次函数模型中温度解释了释了80.2%80.2%的产卵数变化。的产卵数变化。t

40、问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2） 产卵数产卵数气气温温 变换变换 y=bx+a 非线性关系非线性关系 线性关系线性关系对数对数问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2）方法三：指数函数模型 温度温度xoC21232527293235z=lgy1.942.393.043.174.194.745.78产卵数产卵数y/个个711212466115325xz当当x=28x=28o oC C 时，时，y 44 y 44，指数回归模型指数回归模型中温度解释了中温度解

41、释了98%98%的产卵数的变化的产卵数的变化由计算器得：由计算器得：z z关于关于x x的线性回归方程的线性回归方程为为z=0.272z=0.272x x-3.849-3.849，相关指数相关指数R R2 2=r r2 20.99250.99252 2=0.98=0.98 对数变换：在对数变换：在 中两边取自然对数得中两边取自然对数得令令 ，则，则 就转换为就转换为z z=bx+abx+a问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2） 函数模型函数模型相关指数相关指数R2线性回归模型线性回归模型0.7464二次函数模型二次函数模型0

42、.802指数函数模型指数函数模型0.98最好的模型是哪个最好的模型是哪个?显然，指数函数模型最好！显然，指数函数模型最好！问题六：问题六：若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例若两个变量呈现非线性关系，如何解决？（分析例2）课堂知识延伸课堂知识延伸 我们知道，刑警如果能在案发现场提取到罪犯的脚印，即将获得一条重要的破我们知道，刑警如果能在案发现场提取到罪犯的脚印，即将获得一条重要的破案线索，其原因之一是人类的脚掌长度和身高存在着相关关系，可以根据一个人的案线索，其原因之一是人类的脚掌长度和身高存在着相关关系，可以根据一个人的脚掌长度来来预测他的身高脚掌长度来来预测他的身高 我们还知道，在

43、统计史上，很早就有人收集过人们的身高、前臂长度等数据，我们还知道，在统计史上，很早就有人收集过人们的身高、前臂长度等数据，试图寻找这些数据之间的规律试图寻找这些数据之间的规律 在上述两个小故事的启发下，全班同学请分成一些小组，每组在上述两个小故事的启发下，全班同学请分成一些小组，每组4-6名同学，名同学，开展一次数学建模活动，来亲自体验回归分析的思想方法，提高自己的实践能力。开展一次数学建模活动，来亲自体验回归分析的思想方法，提高自己的实践能力。数学建模的题目是：收集一些周围人们的脚掌长度、前臂长度中的一个数据及其数学建模的题目是：收集一些周围人们的脚掌长度、前臂长度中的一个数据及其身高，来作

44、为两个变量画散点图，如果这两个变量之间具有线性相关关系，就求出回身高，来作为两个变量画散点图，如果这两个变量之间具有线性相关关系，就求出回归直线方程，另选一个人的这两个变量的数据，作一次预测，并分析预测结果。归直线方程，另选一个人的这两个变量的数据，作一次预测，并分析预测结果。最后以小组写出数学建模报告，报告要求过程清晰，结论明确，有关数学论述准最后以小组写出数学建模报告，报告要求过程清晰，结论明确，有关数学论述准确，以下两个问题需要注意：确，以下两个问题需要注意：（1）如果脚掌长度不方便，可改量脚印的长度。）如果脚掌长度不方便，可改量脚印的长度。（2）数据尽量取得分散一些。）数据尽量取得分散一些。