2024届高考数学专项练习线性和非线性回归7种题型归纳(解析版).pdf
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1、学科网(北京)股份有限公司线性和非线性回归线性和非线性回归 7 种题型归纳种题型归纳1回归分析如果散点图中点的分布从整体上看大致在一条直线附近,则这两个变量之间具有线性相关关系,这条直线叫做回归直线回归直线对应的方程叫做回归直线方程(简称回归方程)2回归方程的求解(1)求回归方程的方法是最小二乘法,即使得样本数据的点到回归直线的距离的平方和最小若变量x与y具有线性相关关系,有n个样本数据()(1,)2iix yin,,则回归方程ybxa中1122211()()()nniiiiiinniiiixxyyx ynx ybxxxnx,aybx.其中1211,nniixxxxnnx2111nniiyyn
2、nyyy,(,)x y称为样本点的中心(2)线性回归模型ybxae,其中e称为随机误差,自变量x称为解释变量,因变量y称为预报变量【注意】回归直线ybxa必过样本点的中心(,)x y,这个结论既是检验所求回归直线方程是否准确的依据,也是求参数的一个依据利用回归直线方程不但可以预测在x取某一个值时,y的估计值,同时也能知道x每增加 1 个单位,y的变化量在回归直线方程中,b既表示直线的斜率,又表示自变量x的取值每增加一个单位时,函数y的改变量【题型一】线性回归【题型一】线性回归【典例分析】【典例分析】如图是某地 2014 年至 2020 年生活垃圾无害化处理量(单位:万吨)的折线图.第1 页,共
3、2 6 页2024届高考数学专项练习线性和非线性回归7种题型归纳(解析版)学科网(北京)股份有限公司注:年份代码 17 分别对应年份 20142020.(1)由折线图看出,可用线性回归模型拟合y与t的关系,请用相关系数加以证明;(2)建立y关于t的回归方程(系数精确到 0.01),预测 2022 年某地生活垃圾无害化处理量.附注:参考数据:719.32iiy,7140.17iiit y,7210.55iiyy,72.646.参考公式:相关系数12211niiinniiiittyyrttyy,回归方程yabt中斜率和截距的最小二乘法估计公式分别为121niiiniittyybtt,aybt.【变
4、变式式演演练练】1.2020 年全面建成小康社会取得伟大历史成就,决战脱贫攻坚取得决定性胜利某市积极探索区域特色经济,引导商家利用多媒体的优势,对本地特产进行广告宣传,取得了社会效益和经济效益的双丰收,某商家统计了 7 个月的月广告投入x(单位:万元)与月销量y(单位:万件)的数据如表所示:月广告投入x/万元1234567月销量y/万件28323545495260(1)已知可用线性回归模型拟合y与x的关系,请用相关系数加以说明,并求y关于x的线性回归方程;(2)根据(1)的结论,预计月广告投入大于多少万元时,月销量能突破 70 万件第2 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司参考数据:71
5、150iiixxyy,721820iiyy,143537.88参考公式:相关系数12211niiinniiiixxyyrxxyy;回归直线ybxa$的斜率和截距的最小二乘估计分别为121niiiniixxyybxx,aybx$2.根据国际疫情形势以及传染病防控的经验,加快新冠病毒疫苗接种是当前有力的防控手段,我国正在安全、有序加快推进疫苗接种工作,某乡村采取通知公告、微信推送、广播播放、条幅宣传等形式,积极开展疫苗接种社会宣传工作,消除群众疑虑,提高新冠疫苗接种率,让群众充分地认识到了疫苗接种的重要作用,自宣传开始后村干部统计了本村 200 名居民(未接种)5 天内每天新接种疫苗的情况,得如下
6、统计表:第x天12345新接种人数y1015192328(1)建立y关于x的线性回归方程;(2)预测该村80居民接种新冠疫苗需要几天?参考公式:回归方程ybxa$中斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:1221niiiniix ynxybxnx,aybx【题题型型二二】残残差差【典典例例分分析析】2018 年 9 月 17 日,世界公众科学素质促进大会在北京召开,国家主席习近平向大会致贺信中指出,科学技术是第一生产力,创新是引领发展的第一动力某企业积极响应国家“科技创新”的号召,大力研发新产品,为了对新研发的一批产品进行合理定价,将该产品按事先拟定的价格进行试销,得到一组销售数据xi,yi)(i
7、1,2,3,4,5,6),如表第3 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司试销单价 x(百元)123456产品销量 y(件)9186p787370(1)求出 p 的值;(2)已知变量 x,y 具有线性相关关系,求产品销量 y(件)关于试销单价:x(百元)的线性国归方程ybxa$(计算结果精确到整数位);(3)用表示用正确的线性回归方程得到的与 x 对应的产品销的估计值当销售数据(xi,yi)的残差的绝对值|yiy|1 时,则将销售数据称为一个“有效数据”现从这 6 组销售数中任取 2 组,求抽取的 2 组销售数据都是“有效数据”的概率参考公式及数据6116iyyi80,61iiix y16
8、06,621iix91,1122211nniiiiiinniiiixxyyx ynxybxxxnx,aybx.【变变式式演演练练】1.“大众创业,万众创新”是李克强总理在本届政府工作报告中向全国人民发出的口号.某生产企业积极响应号召,大力研发新产品.为了对新研发的一批产品进行合理定价,将该产品按事先拟定的价格进行试销,得到一组销售数据(,)(1,2,6)iix yi,如下表所示:已知611806iiyy.(1)求出q的值;(2)已知变量x,y具有线性相关关系,求产品销量y(件)关于试销单价x(元)的线性回归方程ybxa;(3)用iy表示用正确的线性回归方程得到的与ix对应的产品销量的估计值.当
9、销售数据(,)iix y的残差的绝对值|1iiyy时,则将销售数据(,)iix y称为一个“好数据”.现从 6 个销售数据中任取 2 个,求抽取的 2 个销售数据中至少有 1 个是“好数据”的概率.第4 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司2.医学中判断男生的体重是否超标有一种简易方法,就是用一个人身高的厘米数减去 105 所得差值即为该人的标准体重比如身高 175cm 的人,其标准体重为 175-105=70 公斤,一个人实际体重超过了标准体重,我们就说该人体重超标了已知某班共有 30 名男生,从这 30 名男生中随机选取 6 名,其身高和体重的数据如表所示:编号123456身高(cm
10、)x165171160173178167体重(kg)y606362707158(1)从这 6 人中任选 2 人,求恰有 1 人体重超标的概率;(2)依据上述表格信息,用最小二乘法求出了体重 y 对身高 x 的线性回归方程:0.65yxa,但在用回归方程预报其他同学的体重时,预报值与实际值吻合不好,需要对上述数据进行残差分析按经验,对残差在区间3.5,3.5之外的同学要重新采集数据问上述随机抽取的编号为 3,4,5,6 的四人中,有哪几位同学要重新采集数据?参考公式:残差iiieybxa【题题型型三三】剔剔除除数数据据重重新新计计算算【典典例例分分析析】习近平总书记在党的十九大报告中指出,要在“
11、幼有所育、学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居、弱有所扶”上不断取得新进展,保证全体人民在共建共享发展中有更多获得感现 S 市政府针对全市 10 所由市财政投资建设的敬老院进行了满意度测评,得到数据如下表:敬老院ABCDEFGHIK满意度 x(%)20342519262019241913投资原 y(万元)80898978757165626052(1)求投资额y关于满意度x的相关系数;(2)我们约定:投资额y关于满意度x的相关系数r的绝对值在 0.75 以上(含 0.75)是线性相关性较强,否则,线性相关性较弱.如果没有达到较强线性相关,则采取“末位淘汰”制(即满意度最低的敬老院市财
12、政不再继续投资,改为区财政投资).求在剔除“末位淘汰”的敬老院后投资额y关于满意度x的线性回归方程(系数精确到 0.1)参考数据:21.9,72.1xy,1022110288.9iixx,102211037.16iiyy,10110452.1iiix yx y,第5 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司288.917.附:对于一组数据 1122,nnx yxyxy,其回归直线ybxa的斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:1221,niiiniix ynx ybaybxxnx.线性相关系数1222211niiinniiiix ynx yrxnxyny.专题 18 概率与统计综合-2020
13、年高考数学(文)母题题源解密(全国专版)【变变式式演演练练】1.BMI 指数是用体重公斤数除以身高米数的平方得出的数值,是国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准.对于高中男体育特长生而言,当 BMI 数值大于或等于 20.5 时,我们说体重较重,当 BMI 数值小于 20.5 时,我们说体重较轻,身高大于或等于 170cm 时,我们说身高较高,身高小于 170cm 时,我们说身高较矮.某中小学生成长与发展机构从某市的 320 名高中男体育特长生中随机选取 8 名,其身高和体重的数据如表所示:编号12345678身高(cm)ix166167160173178169158173体重(k
14、g)iy5758536166575066(1)根据最小二乘法的思想与公式求得线性回归方程0.875.9yx.利用已经求得的线性回归方程,请完善下列残差表,并求解释变量(身高)对于预报变量(体重)变化的贡献值2R(保留两位有效数字);编号12345678身高(cm)ix166167160173178169158173体重(kg)iy5758536166575066残差 e0.10.30.91.50.5(2)通过残差分析,对于残差的最大(绝对值)的那组数据,需要确认在样本点的采集中是否有人为的错误.已知通过重新采集发现,该组数据的体重应该为 58(kg).请重新根据最小二乘法的思想与公式,求出男体
15、育特长生的身高与体重的线性回归方程.第6 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司参考公式:2211122221111.()nnniiiiiiiiinnniiiiiiyyxxyyx ynxyRyyxxnbxx,aybx.iiieybxa.参考数据:8178880iiix y,821226112iix,168x,58.5y,821226iiyy.河北省石家庄市第二中学(南校区)2019-2020 学年高三下学期教学质量检测模拟数学(理)试题2.某手机公司生产某款手机,如果年返修率不超过千分之一,则生产部门当年考核优秀,现获得该公司2010-2018 年的相关数据如下表所示:年份20102011
16、2012201320142015201620172018年生产量(万台)34567791012产品年利润(千万元)3.64.14.45.26.27.87.57.99.1年返修量(台)474248509283728790(1)(理)专题 1.5 概率与统计-回归分析、独立性检验-2021 年高考数学解答题挑战满分专项训练(新高考地区专用)从该公司 2010-2018 年的相关数据中任意选取 3 年的数据,以X表示 3 年中生产部门获得考核优秀的次数,求X的分布列和数学期望;(2)根据散点图发现 2015 年数据偏差较大,如果去掉该年的数据,试用剩下的数据求出年利润y(千万元)关于年生产量x(万台
17、)的线性回归方程(精确到 0.01).部分计算结果:9116.29iiyy,921509iix,91434.1iiix y.附:=年返修量 台年返修率年生产量 台;线性回归方程ybxa$中,1122211nniiiiiinniiiixxyyx ynxybxxxnx,aybx.【题题型型四四】非非线线性性回回归归 1:指指数数型型【典典例例分分析析】从集市上买回来的蔬菜仍存有残留农药,食用时需要清洗数次,统计表中的x表示清洗的次数,y表示清洗x次后1千克该蔬菜残留的农药量(单位:微克)第7 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司x12345y4.52.21.41.30.6(1)在如图的坐标系
18、中,描出散点图,并根据散点图判断,ybxa$与xymen哪一个适宜作为清洗x次后1千克该蔬菜残留的农药量的回归方程类型;(给出判断即可,不必说明理由)(2)根据判断及下面表格中的数据,建立y关于x的回归方程;表中ixie,5115iixy521iixx521ii51iiixxyy51iiiyy320.12100.09-8.70.9(3)对所求的回归方程进行残差分析附:线性回归方程ybxa$中系数计算公式分别为121()()()niiiniixxyybxx,aybx$;22121()1()niiiniiyyRyy,20.95R 说明模拟效果非常好;10.37e,210.14e,310.05e,4
19、10.02e,510.01e【变变式式演演练练】1.为了研究一种昆虫的产卵数 y 和温度 x 是否有关,现收集了 7 组观测数据列于下表中,并做出了散点图,第8 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司发现样本点并没有分布在某个带状区域内,两个变量并不呈现线性相关关系,现分别用模型212yC xC与模型;34C x Cye作为产卵数 y 和温度 x 的回归方程来建立两个变量之间的关系.温度 x/20222426283032产卵数 y/个6102124641133222tx4004845766767849001024lnzy1.792.303.043.184.164.735.77xtyz266
20、92803.5771271iiiiixxyyxx71271iiiiittyytt71271iiiiizzxxxx71271iiiiizztttt1157.540.430.320.00012其中2iitx,7117iitt,lniizy,7117iizz.附:对于一组数据 1122,nn ,其回归直线的斜率和截距的最小二乘估计分别为:121niiinii,.(1)根据表中数据,模型、的相关指数计算分别为210.82R,220.96R,请根据相关指数判断哪个模型的拟合效果更好.(2)根据(1)中的判断,在拟合效果更好的模型下求 y 关于 x 的回归方程;并估计温度为 30时的产卵第9 页,共2 6
21、 页学科网(北京)股份有限公司数.(1C,2C,3C,4C与估计值均精确到小数点后两位)(参考数据:4.6518e04.5,4.8514e27.7,5.0512e56.0)2.近年来,由于耕地面积的紧张,化肥的施用量呈增加趋势一方面,化肥的施用对粮食增产增收起到了关键作用,另一方面,也成为环境污染、空气污染、土壤污染的重要来源之一如何合理地施用化肥,使其最大程度地促进粮食增产,减少对周围环境的污染成为需要解决的重要问题研究粮食产量与化肥施用量的关系,成为解决上述问题的前提某研究团队收集了 10 组化肥施用量和粮食亩产量的数据并对这些数据作了初步处理,得到了如图所示的散点图及一些统计量的值化肥施
22、用量为x(单位:公斤),粮食亩产量为y(单位:百公斤)参考数据:101iiix y101iix101iiy1021iix101iiit z101iit101iiz1021iit65091.552.51478.630.5151546.5表中ln,ln(1,2,10)iiiitx zy i(1)根据散点图判断,yabx与dycx,哪一个适宜作为粮食亩产量y关于化肥施用量x的回归方程类型(给出判断即可,不必说明理由);(2)根据(1)的判断结果及表中数据,建立y关于x的回归方程;(3)根据(2)的回归方程,并预测化肥施用量为 27 公斤时,粮食亩产量y的值;附:对于一组数据,(1,2,3,)iiu
23、vin,其回归直线vu的斜率和截距的最小二乘估计分别为1221,niiiniiu vnuvavuunu;取2.7e 第1 0 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司【题题型型五五】非非线线性性回回归归 2:反反比比例例型型【典典例例分分析析】为帮助乡村脱贫,某勘探队计划了解当地矿脉某金属的分布情况,测得了平均金属含量y(单位:3g/m)与样本对原点的距离x(单位:m)的数据,并作了初步处理,得到了下面的一些统计量的值(表中1iiux,9119iiuu)xyu921iixx921iiuu921iiyy91iiixxyy91iiuuiyy697.900.21600.1414.1226.131.
24、40(1)利用样本相关系数的知识,判断yabx与dycx哪一个更适宜作为平均金属含量y关于样本对原点的距离x的回归方程类型?(2)根据(1)的结果回答下列问题:(i)建立y关于x的回归方程;(ii)样本对原点的距离20 x=时,金属含量的预报值是多少?(iii)已知该金属在距离原点mx时的平均开采成本W(单位:元)与x,y关系为1000lnWyx1100 x,根据(2)的结果回答,x为何值时,开采成本最大?附:对于一组数据 1122,nnt st st s,其线性相关系数12211niiinniiiittssrttss,其回归直线st的斜率和截距的最小二乘估计分别为:121niiiniitts
25、stt,st【变变式式演演练练】1.近年来,政府相关部门引导乡村发展旅游的同时,鼓励农户建设温室大棚种植高品质农作物.为了解某农作物的大棚种植面积对种植管理成本的影响,甲,乙两同学一起收集 6 家农户的数据,进行回归分析,得到两个回归摸型:模型:(1)1.628 55.7yx,模型:(2)26.63.71 50yx,对以上两个回归方程进行第1 1 页,共2 6 页学科网(北京)股份有限公司残差分析,得到下表:种植面积x(亩)234579每亩种植管理成本y(百元)252421221614模型估计值(1)y25.2723.6221.9717.0213.72残差 1ie-0.270.38-0.97-
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