《1.1.1-回归分析》课件-优质公开课-北师大选修1-2精品.ppt
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1、1 基础知识是形成学科能力的源头。本栏目根据课标要求,基础知识是形成学科能力的源头。本栏目根据课标要求,精准梳理,清晰呈现主要知识及内在关系。关键处合理挖空、精准梳理,清晰呈现主要知识及内在关系。关键处合理挖空、易错处及时提醒,多策并举,夯实基础。请以此为载体,安排易错处及时提醒,多策并举,夯实基础。请以此为载体,安排学生课前预习,以便打造高效课堂!学生课前预习,以便打造高效课堂!1.1.掌握线性回归方程的求解方法掌握线性回归方程的求解方法.2.2.会利用相关系数来判断变量之间的相关程度会利用相关系数来判断变量之间的相关程度.3.3.了解非线性模型通过变换转化为线性回归模型的方法了解非线性模型
2、通过变换转化为线性回归模型的方法.1.1.本课重点是线性回归方程的求解和相关系数的求解以及相关本课重点是线性回归方程的求解和相关系数的求解以及相关性判断性判断.2.2.本课难点是非线性回归模型与线性回归模型的转换本课难点是非线性回归模型与线性回归模型的转换.1.1.回归分析回归分析(1)(1)相关关系的特点:非确定关系,即因变量的取值不是随自相关关系的特点:非确定关系,即因变量的取值不是随自变量的取值而确定的,因变量的取值有变量的取值而确定的,因变量的取值有_;随机性随机性(2)(2)线性回归方程线性回归方程原理原理一般地,设有一般地,设有n n个收集数据如下:个收集数据如下:当当a,ba,b
3、能够满足使得能够满足使得Q=(yQ=(y1 1-bx-bx1 1-a)-a)2 2+(y+(y2 2-bx-bx2 2-a)-a)2 2+(y+(yn n-bx-bxn n-a)a)2 2取得最小值时取得最小值时,就称就称y=bx+ay=bx+a为拟合这为拟合这n n对数据的线性回归方对数据的线性回归方程程,该方程所表示的直线称为该方程所表示的直线称为_直线直线.x xx x1 1x x2 2x x3 3x xn ny yy y1 1y y2 2y y3 3y yn n回归回归公式公式y=bx+ay=bx+a,其中,其中niii 1n22ii 1x ynxyb,xnxa_.ybx2.2.相关系
4、数的计算相关系数的计算公公式式性性质质(1)(1)范围:范围:|r|1|r|1;(2)|r|(2)|r|越接近越接近_,x,yx,y的线性相关的线性相关程度越高;程度越高;(3)|r|(3)|r|越接近越接近0 0,x,yx,y的线性相关程度越的线性相关程度越_._.niii 1nn22iii 1i 1niii 1nn2222iii 1i 1xxyyrxxyyx ynx y.xnxyny1 1低低3.3.正相关、负相关与线性不相关正相关、负相关与线性不相关(1)(1)正相关:当正相关:当r r0 0时,时,lxyxy0,0,从而从而b=b=0,0,两个变量的值总两个变量的值总体上呈现出体上呈现
5、出_增减的趋势,此时称两个变量正相关增减的趋势,此时称两个变量正相关.(2)(2)负相关:当负相关:当r r0 0时,时,b b0,0,一个变量一个变量_,另一个变量有,另一个变量有_的趋势,称两个变量有负相关的趋势,称两个变量有负相关.(3)(3)线性不相关:当线性不相关:当_时,称两个变量线性不相关时,称两个变量线性不相关.xyxxll同时同时增加增加减少减少r=0r=04.4.可线性化的回归分析可线性化的回归分析常见的变形形式常见的变形形式类型类型变形方法变形方法幂函数曲线幂函数曲线y=axy=axb b 两边取对数变形为两边取对数变形为 lny=lna+blnxlny=lna+blnx
6、,令令 y y=lny,x=lny,x=lnx,a=lnx,a=lna=lna ,从而得,从而得到到y y=a=a+bx+bx 指数曲线指数曲线 y=aey=aebxbx 两边取对数变形为两边取对数变形为 lny=lna+bxlny=lna+bx ,令,令y y=lny,a=lny,a=lna=lna ,从而得到,从而得到y y=a=a+bx+bx 类型类型变形方法变形方法倒指数曲线倒指数曲线两边取对数变形为两边取对数变形为 ,令,令 得得y y=a=a+bx+bx 对数曲线对数曲线y=y=a+blnx a+blnx 令令x x=lnx=lnx ,得,得y=a+bxy=a+bx bxyaebl
7、nylnax1ylny,x,alnax 1.1.相关关系与函数关系有怎样的区别?相关关系与函数关系有怎样的区别?提示:提示:相关关系是不确定关系,而函数关系是确定关系相关关系是不确定关系,而函数关系是确定关系.2.2.求线性回归方程前必须进行相关性检验吗?求线性回归方程前必须进行相关性检验吗?提示:提示:是的,必须检验两个变量是否具有线性相关关系,具有是的,必须检验两个变量是否具有线性相关关系,具有线性相关关系,求出的线性回归方程才有意义线性相关关系,求出的线性回归方程才有意义.3.3.利用线性回归方程求出的值是估计值还是准确值?利用线性回归方程求出的值是估计值还是准确值?提示:提示:利用线性
8、回归方程求出的值是估计值利用线性回归方程求出的值是估计值.4.4.以下给出的两个变量间是相关关系的有以下给出的两个变量间是相关关系的有_._.肥胖与血压;肥胖与血压;立方体的棱长与体积;立方体的棱长与体积;球的半径与表面积;球的半径与表面积;性别与性格;性别与性格;勤奋与学习成绩;勤奋与学习成绩;节日与交通状况节日与交通状况【解析解析】是函数关系,其他是相关关系是函数关系,其他是相关关系.答案:答案:1.1.线性回归方程和相关系数公式线性回归方程和相关系数公式这两个公式形式和推导过程都比较复杂,只需要掌握公式的简这两个公式形式和推导过程都比较复杂,只需要掌握公式的简单变形,对于公式的具体形式不
9、要求记忆单变形,对于公式的具体形式不要求记忆.2.2.散点图与相关系数的关系散点图与相关系数的关系通过观察散点图可以判断变量间有无线性相关关系,但只能粗通过观察散点图可以判断变量间有无线性相关关系,但只能粗略地说明两个变量之间关系的密切程度,而相关系数能精确地略地说明两个变量之间关系的密切程度,而相关系数能精确地描述两个变量相关关系的密切程度描述两个变量相关关系的密切程度.3.3.回归分析的意义回归分析的意义(1)(1)回归分析的前提是两个变量之间具有相关关系;回归分析的前提是两个变量之间具有相关关系;(2)(2)对两个变量之间数量变化进行一般关系的测定,确定一个对两个变量之间数量变化进行一般
10、关系的测定,确定一个相应的数学表达式,即线性回归方程,达到由一个已知量推测相应的数学表达式,即线性回归方程,达到由一个已知量推测或控制另一个变量的值的目标,是统计的一个重要方法;或控制另一个变量的值的目标,是统计的一个重要方法;(3)(3)线性回归方程是根据样本数据得到的一个确定性的函数关线性回归方程是根据样本数据得到的一个确定性的函数关系,是用来对未知变量进行预测的,为了预测的效果更好,减系,是用来对未知变量进行预测的,为了预测的效果更好,减小误差,应在求回归方程时尽量多地选取样本,选择代表性较小误差,应在求回归方程时尽量多地选取样本,选择代表性较强的样本,使得预测值尽量地接近真实值强的样本
11、,使得预测值尽量地接近真实值.核心要点是提升学科素养的关键。本栏目突破核心要点,核心要点是提升学科素养的关键。本栏目突破核心要点,讲练结合,提醒认知误区,点拨规律技巧,循序渐进,培养主讲练结合,提醒认知误区,点拨规律技巧,循序渐进,培养主动思考意识,提升自主探究能力。请根据授课情况有选择地讲动思考意识,提升自主探究能力。请根据授课情况有选择地讲解,帮助学生理解突破知识重难点!解,帮助学生理解突破知识重难点!变量间的相关关系及判定变量间的相关关系及判定【技法点拨技法点拨】变量间相关关系判定的前提和方法变量间相关关系判定的前提和方法(1)(1)前提:作出散点图;前提:作出散点图;(2)(2)方法:
12、若图中所有点看上去都在一条直线的附近波动,方法:若图中所有点看上去都在一条直线的附近波动,则这两个变量是线性相关的,若所有的点看上去在某条曲线则这两个变量是线性相关的,若所有的点看上去在某条曲线的附近波动,则称这个变量是非线性相关,若所有点在图中的附近波动,则称这个变量是非线性相关,若所有点在图中没有显示任何关系,则称变量间不相关没有显示任何关系,则称变量间不相关.【典例训练典例训练】1.1.对变量对变量x,yx,y有观测数据有观测数据(x(xi i,y yi i)(i=1,2,)(i=1,2,,10)10),得散点图,得散点图1 1;对变量对变量u u,v v有观测数据有观测数据(u(ui
13、i,v vi i)(i=1,2,)(i=1,2,,10),10),得散点图得散点图2.2.由由这两个散点图可以判断这两个散点图可以判断()()(A)(A)变量变量x x与与y y正相关,正相关,u u与与v v正相关正相关(B)(B)变量变量x x与与y y正相关,正相关,u u与与v v负相关负相关(C)(C)变量变量x x与与y y负相关,负相关,u u与与v v正相关正相关(D)(D)变量变量x x与与y y负相关,负相关,u u与与v v负相关负相关2.2.有下列说法:有下列说法:回归分析就是由样本点去寻找一条直线方程,刻画这些样本回归分析就是由样本点去寻找一条直线方程,刻画这些样本点
14、之间的关系的数学方法;点之间的关系的数学方法;利用样本点的散点图可以直观判断两个变量的关系是否可以利用样本点的散点图可以直观判断两个变量的关系是否可以利用线性关系表示;利用线性关系表示;通过线性回归方程通过线性回归方程y=bx+ay=bx+a及其回归系数及其回归系数b b,可以估计和预测,可以估计和预测变量的取值和变化趋势;变量的取值和变化趋势;因为任何一组观测值都能求得一个线性回归方程,所以没有因为任何一组观测值都能求得一个线性回归方程,所以没有必要进行相关性检验必要进行相关性检验.其中正确的命题是其中正确的命题是_._.【解析解析】1.1.选选C.C.由这两个散点图可以判断由这两个散点图可
15、以判断,变量变量x x与与y y负相关,负相关,u u与与v v正相关正相关,故选故选C.C.2.2.反映的是最小二乘法思想,是正确的;反映的是最小二乘法思想,是正确的;反映的是散点图的作用,是正确的;反映的是散点图的作用,是正确的;反映的是求线性回归方程反映的是求线性回归方程y=bx+ay=bx+a的目的,是正确的;的目的,是正确的;是不正确的,在求线性回归方程之前必须进行相关性检验,是不正确的,在求线性回归方程之前必须进行相关性检验,以体现两变量的关系以体现两变量的关系.答案:答案:【想一想想一想】判断变量间是否具备相关关系的主要方法是什么?判断变量间是否具备相关关系的主要方法是什么?散点
16、图中点的分布形式主要有几种?散点图中点的分布形式主要有几种?提示:提示:(1)(1)判断变量间是否具备相关关系,主要是利用散点图判断变量间是否具备相关关系,主要是利用散点图或求线性相关系数进行或求线性相关系数进行;(2);(2)散点图中点的分布形式主要有两种,散点图中点的分布形式主要有两种,一种是从左下到右上,另一种是从左上到右下一种是从左下到右上,另一种是从左上到右下.【变式训练变式训练】有五组变量:汽车的重量和汽车每消耗有五组变量:汽车的重量和汽车每消耗1 1升汽升汽油所行驶的平均路程;平均日学习时间和平均学习成绩;油所行驶的平均路程;平均日学习时间和平均学习成绩;某人每日吸烟量和其身体健
17、康情况;正方形的边长和面积;某人每日吸烟量和其身体健康情况;正方形的边长和面积;汽车的重量和百公里耗油量汽车的重量和百公里耗油量.其中两个变量成正相关的是其中两个变量成正相关的是()()(A)(A)(B)(B)(C)(C)(D)(D)【解析解析】选选C.C.其中成负相关关系,成函数关系其中成负相关关系,成函数关系.线性回归方程及相关系数线性回归方程及相关系数【技法点拨技法点拨】线性回归方程的求解步骤线性回归方程的求解步骤第第1 1步:画出散点图,通过图形来判断是否线性相关;步:画出散点图,通过图形来判断是否线性相关;第第2 2步:计算步:计算 的值,代入线性回归方程求解公的值,代入线性回归方程
18、求解公 式解得式解得a a,b b;第第3 3步:写出线性回归方程步:写出线性回归方程y=bx+a.y=bx+a.nn2iiii 1i 1x,y,x,x y【典例训练典例训练】1.1.如图所示的如图所示的5 5组数据中,去掉组数据中,去掉_组数据后,剩下的组数据后,剩下的4 4组数组数据的线性相关系数最大据的线性相关系数最大.().()(A)(A)点点A A(B)(B)点点B B(C)(C)点点C C(D)(D)点点D D2.2.某种产品的广告费用支出某种产品的广告费用支出x x万元与销售额万元与销售额y y万元之间有如下的万元之间有如下的对应数据:对应数据:(1)(1)求求y y对对x x的
19、线性回归方程;的线性回归方程;(2)(2)据此估计广告费用为据此估计广告费用为1010万元时销售收入万元时销售收入y y的值的值.【解析解析】1.1.选选D.D.相关系数反映线性相关程度,要使相关系数比相关系数反映线性相关程度,要使相关系数比原来大,应使得提供的各点尽量在一条直线附近,因此应去掉原来大,应使得提供的各点尽量在一条直线附近,因此应去掉点点D.D.x x2 24 45 56 68 8y y303040405050606070702.(1)2.(1)yy对对x x的线性回归方程为的线性回归方程为y=7x+15.y=7x+15.5222222ii 15iii 15iii 15222ii
20、 11x245685,51y304050607050,5x24568145,x y2 304 405 506 608 701 390,x y5x y1 3905 5 50b7,1455 5x5xaybx507 515,(2)(2)当当x=10 x=10时,预报时,预报y y的值为的值为y=7y=710+15=85.10+15=85.即广告费用为即广告费用为1010万元时销售收入万元时销售收入y y的值大约为的值大约为8585万元万元.【互动探究互动探究】在题在题2 2中,要使这种产品的销售额突破中,要使这种产品的销售额突破150150万元,万元,则广告支出至少多少万元?则广告支出至少多少万元?
21、【解析解析】由由y=7x+15150y=7x+15150,解得,解得x19.3x19.3,即要使这种产品的销售额突破即要使这种产品的销售额突破150150万元,则广告支出至少万元,则广告支出至少19.319.3万元万元.【想一想想一想】求解线性回归方程容易出现哪些错误?求解线性回求解线性回归方程容易出现哪些错误?求解线性回归方程的关键是什么?归方程的关键是什么?提示:提示:(1)(1)求解线性回归方程容易出现不依据散点图判断是否求解线性回归方程容易出现不依据散点图判断是否相关,而直接代入公式求解的错误;相关,而直接代入公式求解的错误;(2)(2)求解线性回归方程的求解线性回归方程的关键是对数据
22、进行准确的处理关键是对数据进行准确的处理.【变式训练变式训练】已知某商品的价格已知某商品的价格x(x(元元)与需求量与需求量y(y(件件)之间的关之间的关系有如下一组数据:系有如下一组数据:(1)(1)画出画出y y关于关于x x的散点图的散点图.(2)(2)用最小二乘法求出需求量用最小二乘法求出需求量y y对商品价格对商品价格x x的线性回归方程的线性回归方程.x x14141616181820202222y y121210107 75 53 3【解析解析】(1)(1)(2)(2),b=-1.15b=-1.15,,线性回归方程为线性回归方程为y=-1.15x+28.1.y=-1.15x+28
23、.1.n2ii 1x18,y7.4,x1 660niii 1x y620aybx28.1可线性化的回归分析可线性化的回归分析【技法点拨技法点拨】求解可线性化的回归分析的具体步骤求解可线性化的回归分析的具体步骤(1)(1)画散点图;画散点图;(2)(2)根据散点图确定相应的回归模型;根据散点图确定相应的回归模型;(3)(3)模型变换;模型变换;(4)(4)求解变换后的回归方程;求解变换后的回归方程;(5)(5)求求y y与与x x间的回归方程间的回归方程.【典例训练典例训练】1.1.两个变量的散点图如图,可考虑用如下函数进行拟合比较合两个变量的散点图如图,可考虑用如下函数进行拟合比较合理的是理的
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