回归分析的基本思想及其初步应用导学案高等教育统计学_高等教育-大学课件.pdf
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1、 31.1 回归分析的基本思想及其初步应用【教学目标】1.了解回归分析的基本思想方法及其简单应用.2.会解释解释变量和预报变量的关系.【教学重难点】教学重点:回归分析的应用.教学难点:a、b公式的推到.【教学过程】一、设置情境,引入课题 引入:对于一组具有线性相关关系的数据(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(xn,yn).其回归直线 方程的截距和斜率的最小二乘法估计公式分别为:a y bx(xi x)(yi y)i1 n(xi x)2 i1 x 1 xi y 1 yi(x,y)称为样本点的中心。ni1 ni 1 如何推到着两个计算公式?二、引导探究,推出公式 从已经学过的知识,截
2、距 n a 和斜率 b 分别是使 Q(,)(yi xi)2 取最小值时 i1,的值,由于 n Q(,)yi xi(y x)+(y x)2 i1 n yi xi(y x)i1 2 2yi xi(y x)(y x)(y x)2 nn yi xi(y x)2 2 yi xi(y x)(y x)n(y x)2 i 1 i 1 因为 nn yi xi(y x)(y x)(y x)yi xi(y x)i 1 i1 nn(y x)yi xi n(y x)(y x)ny n x n(y x)0,i1 i 1 所以 n Q(,)yi xi(y x)2 n(y x)2 i1 n n n 2(xi x)2 2(xi
3、 x)(yi y)(yi y)2 n(y x)2 i 1 i 1 i 1 在上式中,后两项和,无关,而前两项为非负数,因此要使 两项的值均为 0.,既有 n(xi x)(yi y)i 1 n y x(xi x)2 i1 通过上式推导,可以训练学生的计算能力,观察分析能力,能够很好训练学生数学能力,必 须在老师引导下让学生自己推出。n(xi x)(yi y)所以:a y bx b i 1 n(xi x)2 i1 三、例题应用,剖析回归基本思想与方法 例1、从某大学中随机选取 8 名女大学生,其身高和体重的数据如图所示:编号 1 2 3 4 5 6 7 8 身 高/cm 165 165 157 1
4、70 175 165 155 170 体 重/kg 48 57 50 54 64 61 43 59(1)画 出 以 身 高 为 自 变 量 x,体 重 为 因 变 量 y 的 散 点 图(2)求根据女大学生的身高预报体重的回归方程(3)求 预报一名 身高为 172cm 的女 大 学生的体 重 解:(1)由于问题中要求根据身高预报体重,因此选取身高为自变量 x,体重为因变量 y 作散 n n(y x)2(xi x)2 i1 n(xi x)(yi y)i1 n(xi x)2 2 i1 n (xi x)(yi y)2 i1 n(xi x)2 i1 n(yi y)2 i1 Q 取得最小值,当且仅当前
5、量的关系教学重难点教学重点回归分析的应用教学难点公式的推到教学过程一设置情境引入课题引入对于一组具有线性相关关系的数据其回归直线方程的截距和斜率的最小二乘法估计公式分别为称为样本点的中心如何推到着两个计和无关而前两项为非负数因此要使两项的值均为既有取得最小值当且仅当前通过上式推导可以训练学生的计算能力观察分析能力能够很好训练学生数学能力必须在老师引导下让学生自己推出所以三例题应用剖析回归基本思想与方法的散点图求根据女大学生的身高预报体重的回归方程求预报一名身高为的女大学生的体重解由于问题中要求根据身高预报体重因此选取身高为自变量体重为因变量作散点图回归方程对于身高的女大学生由回归方程可以预报体
6、重为四点图 b 0.849,a 85.712(2)回归方程:y 0.849 x 85.712.(3)对于身高 172cm 的女大学生,由回归方程可以预报体重为:y 0.849 172 85.712 60.316(kg)四、当堂练习 观察两相关变量得如下数据 x 1 2 3 4 5 5 3 4 2 1 y 9 7 5 3 1 1 5 3 7 9 求两个变量的回归方程 10 10 2 答:x 0,y 0,xi2 110,xiyi 110,i 1 i1 10 xi yi 10 xy b i 1 b 10 22 xi2 10 x i1 所以所求回归直线方程为 y x 五、课堂小结 1.a、b 公式的推
7、到过程。2 y bx a通过(x,y)六、布置作业 课本 90 页习题 1 31.1 回归分析的基本思想及其初步应用 课前预习学案 110 10 0 110 10 0 1,a y bx 0 0 b 0.量的关系教学重难点教学重点回归分析的应用教学难点公式的推到教学过程一设置情境引入课题引入对于一组具有线性相关关系的数据其回归直线方程的截距和斜率的最小二乘法估计公式分别为称为样本点的中心如何推到着两个计和无关而前两项为非负数因此要使两项的值均为既有取得最小值当且仅当前通过上式推导可以训练学生的计算能力观察分析能力能够很好训练学生数学能力必须在老师引导下让学生自己推出所以三例题应用剖析回归基本思想
8、与方法的散点图求根据女大学生的身高预报体重的回归方程求预报一名身高为的女大学生的体重解由于问题中要求根据身高预报体重因此选取身高为自变量体重为因变量作散点图回归方程对于身高的女大学生由回归方程可以预报体重为四、预习目标 通过截距 a 与斜率 b 分别是使 Q(,)(yi xi)2 取最小值时,求,的值。i1 二、预习内容:1.对于一组具有线性相关关系的数据(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(xn,yn).其回归直线方 程的截距和斜率的最小二乘法估计公式:a=,b=2 x=,y=3样本点的中心 三、提出问题 如何使 Q(,)值最小,通过观察分析式子进行试探推到 课内探究学案 一、学
9、习目标 1.了解回归分析的基本思想和方法 2.培养学生观察分析计算的能力 二、学习重难点 学习重点:回归方程 y bx a,学习难点:a、b公式的推到 三、学习过程 1使 Q(,)值最小时,,值的推到 n(xi x)(yi y)2结论 i 1 n y x 2(xi x)2 i1 3 y bx a 中 a 和 b 的含义是什么 4.(x,y)一定通过回归方程吗?四、典型例题 例 1研究某灌溉倒水的流速 y 与水深 x 之间的关系,测得一组数据如 下:水深 x(m)1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 量的关系教学重难点教学重点回归分析的应用教学难点公式的
10、推到教学过程一设置情境引入课题引入对于一组具有线性相关关系的数据其回归直线方程的截距和斜率的最小二乘法估计公式分别为称为样本点的中心如何推到着两个计和无关而前两项为非负数因此要使两项的值均为既有取得最小值当且仅当前通过上式推导可以训练学生的计算能力观察分析能力能够很好训练学生数学能力必须在老师引导下让学生自己推出所以三例题应用剖析回归基本思想与方法的散点图求根据女大学生的身高预报体重的回归方程求预报一名身高为的女大学生的体重解由于问题中要求根据身高预报体重因此选取身高为自变量体重为因变量作散点图回归方程对于身高的女大学生由回归方程可以预报体重为四 流 速 y(m/s)1.70 1.79 1.8
11、8 1.95 2.03 2.10 2.16 2.21 (1)求 y 与 x 的回归直线方程;(2)预测水深为 1.95m 时水的流速是 多少?分析:(1)y与 x的回归直线方程为 y 0.733x 0.6948 (2)当水深为 1.95m 时,可以预测水的流速约为 2.12m/s 五、当堂练习 1.对两个变量 y和x进行回归分析,得到一组样本数据:(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(xn,yn).则下列说法不正确的是()A.由样本数据得到的回归方程 y bx a必过样本中心(x,y)B.残差平方和越小的模型,拟合的效果越好 22 C.用相关指数 R2 来刻画回归效果,R2 越小,
12、说明模型的拟合效果越好 D若变量 y 与 x 之间的相关系数 r 0.9362,则变量 y 与 x 之间具有线性相关关系 2.已知某地每单位面积菜地年平均使用氮肥量 xkg与每单位面积蔬菜年平均产量 yt 之间的关 系有如下数据:年份 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 x(kg)70 74 80 78 85 92 90 95 y(t)5.1 6.0 6.8 7.8 9.0 10.2 10.0 12.0 量的关系教学重难点教学重点回归分析的应用教学难点公式的推到教学过程一设置情境引入课题引入对于一组具有线性相关关系的数据其回归直线方程的截距和斜率的最
13、小二乘法估计公式分别为称为样本点的中心如何推到着两个计和无关而前两项为非负数因此要使两项的值均为既有取得最小值当且仅当前通过上式推导可以训练学生的计算能力观察分析能力能够很好训练学生数学能力必须在老师引导下让学生自己推出所以三例题应用剖析回归基本思想与方法的散点图求根据女大学生的身高预报体重的回归方程求预报一名身高为的女大学生的体重解由于问题中要求根据身高预报体重因此选取身高为自变量体重为因变量作散点图回归方程对于身高的女大学生由回归方程可以预报体重为四年份 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 x(kg)92 108 115 123 130 138 145 y
14、(t)11.5 11.0 11.8 12.2 12.5 12.8 13.0 若 x 与 y 之间线性相关,求蔬菜年平均产量 y 与使用氮肥量 x 之间的回归直线方程,并估计 15 15 2 每单位面积蔬菜的年平均产量.(已知 x 101,y 10.11,xi2 161,xiyi 16076.8)i 1 i1 解:设所求的回归直线方程为 y bx a,则 15 xi yi 15xy i 1 i i 16076.8 15 101 10.11 b i 115 2 0.0937,a y bx 10.11 0.0937 101 0.6463.15 2 2 161125 15 1012 xi 15x i1
15、 所以,回归直线方程为:y 0.0937x 0.6463 当 x=150kg 时,每单位面积蔬菜的年平均产量 y 0.0937 150 0.6463 14.70k1g()课后练习与提高 1、下表提供了某厂节能降耗技术改造后生产甲产品过程中记录的产量 x(吨)与相应的生 产能耗 y(吨标准煤)的几组对照数据:x 3 4 5 6 y 2.5 3 4 4.5(1)请画出上表数据的散点图;(2)请根据上表提供的数据,用最小二乘法求出 y 关于 x 的线性回归方程 y bx a;(3)已知该厂技改前 100 吨甲产品的生产能耗为 90 吨标准煤,试根据(2)求出的线性回归 方程,预测生产 100 吨甲产
16、品的生产能耗比技改前降低多少吨标准煤?(参考数值:3 2.5 4 3 5 4 6 4.5 66.5)量的关系教学重难点教学重点回归分析的应用教学难点公式的推到教学过程一设置情境引入课题引入对于一组具有线性相关关系的数据其回归直线方程的截距和斜率的最小二乘法估计公式分别为称为样本点的中心如何推到着两个计和无关而前两项为非负数因此要使两项的值均为既有取得最小值当且仅当前通过上式推导可以训练学生的计算能力观察分析能力能够很好训练学生数学能力必须在老师引导下让学生自己推出所以三例题应用剖析回归基本思想与方法的散点图求根据女大学生的身高预报体重的回归方程求预报一名身高为的女大学生的体重解由于问题中要求根
17、据身高预报体重因此选取身高为自变量体重为因变量作散点图回归方程对于身高的女大学生由回归方程可以预报体重为四 所以,由最小二乘法确定的回归方程的系数为:i1 因此,所求的线性回归方程为 y 0.7x 0.35 (4)由(2)的回归方程及技改前生产 100 吨甲产品的生产能耗,得降低的生产能耗为 90(0.7 100 0.35)19.65(吨标准煤)。3 1.2 回归分析的基本思想及其初步应用回归分析的基本思想及其初步应用【教学目标】1.了解相关系数 r;2 了解随机误差;3 会简单应用残差分析【教学重难点】教学重点:相关系数和随机误差 教学难点:残差分析应用。【教学过程】解:(1)由题设所给数据
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- 回归 分析 基本 思想 及其 初步 应用 导学案 高等教育 统计学 大学 课件
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