高二数学第一章7《线性回归方程》学案北师大版

线性回归方程【目标引领】1．学习目标：了解非确定性关系中两个变量的统计方法；掌握散点图的画法及在统计中的作用，掌握回归直线方程的求解方法。2．学法指导：①求回归直线方程，首先应注意到，只有在散点图大致呈线性时，求出的回归直线方程才有实标意义．否则，求出的回归直线方程毫无意义．因此，对一组数据作线性回归分析时，应先看其散点图是否成线性．②求回归直线方程，关键在于正确地求出系数a、b，由于求a、b的计算量较大，计算时仔细谨慎、分层进行，避免因计算产生失误．③回归直线方程在现实生活与生产中有广泛的应用．应用回归直线方程可以把非确定性问题转化成确定性问题，把“无序”变为“有序”，并对情况进行估测、补充．因此，学过回归直线方程以后，应增强学生应用回归直线方程解决相关实际问题的意识．【教师在线】1．解析视屏：1．相关关系的概念在实际问题中，变量之间的常见关系有两类：一类是确定性函数关系，变量之间的关系可以用函数表示。例如正方形的面积S与其边长x之间的函数关系2xS（确定关系）；一类是相关关系，变量之间有一定的联系，但不能完全用函数来表达。例如一块农田的水稻产量与施肥量的关系（非确定关系）相关关系：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相关关系。相关关系与函数关系的异同点：相同点：均是指两个变量的关系。不同点：函数关系是一种确定关系；而相关关系是一种非确定关系；函数关系是自变量与因变量之间的关系，这种关系是两个非随机变量的关系；而相关关系是非随机变量与随机变量的关系。2．求回归直线方程的思想方法观察散点图的特征，发现各点大致分布在一条直线的附近，思考：类似图中的直线可画几条？引导学生分析，最能代表变量x与y之间关系的直线的特征：即n个偏差的平方和最小，其过程简要分析如下：设所求的直线方程为ˆybxa，其中a、b是待定系数。则ˆ(1,2,,)iiybxain，于是得到各个偏差。ˆˆ(),(1,2,...)iiiyyybxain显见，偏差ˆˆiyy的符号有正负，若将它们相加会造成相互抵消，所以它们的和不能代表几个点与相应直线在整体上的接近程度，故采用n个偏差的平方和2221122()()....()nnQybxxybxaybxa表示n个点与相应直线在整体上的接近程度。记21()niiiQybxa。上述式子展开后，是一个关于a，b的二次多项式，应用配方法，可求出使Q为最小值时的a，b的值，即xbyaxnxyxnyxbn1i22in1iii其中1111,nniiiixxyynn以上方法称为最小二乘法。2．经典回放：例1：下列各组变量哪个是函数关系，哪个是相关关系？（1）电压U与电流I（2）圆面积S与半径R（3）自由落体运动中位移s与时间t（4）粮食产量与施肥量（5）人的身高与体重（6）广告费支出与商品销售额分析：函数关系是一种确定关系；而相关关系是一种非确定关系；函数关系是自变量与因变量之间的关系，这种关系是两个非随机变量的关系；而相关关系是非随机变量与随机变量的关系。解：前三小题中一个变量的变化可以确定另一个变量的变化，两者之间是函数关系。对于粮食与施肥量，两者确实有非常密切的关系，实践证明，在一定的范围内，施肥量越多，粮食产量就越高，但是，施肥量并不能完全确定粮食产量，因为粮食产量还与其他因素的影响有关，如降雨量、田间管理水平等。因此，粮食与施肥量之间不存在确定的函数关系。人的身高与人的体重也密切相关，一般来说，一个人的身高越高，体重也越重，但同样身高的人，其体重不一定相同，身高和体重这两个变量之间并不是严格的函数关系。广告费支出与商品销售额有密切的关系，但广告费的支出不能完全决定商品的销售额。由此可见，后三小题各对变量之间的关系是相关关系。点评：不要认为两个变量间除了函数关系，就是相关关系，事实是上，两个变量间可能毫无关系。比如地球运行的速度与某个人的行走速度就可认为没有关系。例2：已知10只狗的血球体积及红血球的测量值如下：ｘ45424648423558403950y6.536.309.257.506.995.909.496.206.557.72ｘ（血球体积，ｍｍ），ｙ（血红球数，百万）(1)画出上表的散点图;(2)求出回归直线并且画出图形。解：（１）见下图x30y5103540455055（２）50.45)50394058354248464245(101x37.7)72.855.620.649.990.599.650.752.930.653.6(101y设回归直线为abxyˆ，则176.0xnxyxnyxan1i22in1iii，64.0xayb所以所求回归直线的方程为ˆ0.1760.64yx，图形如下:x30y5103540455055点评：对一组数据进行线性回归分析时，应先画出其散点图，看其是否呈直线形，再依系数a、b的计算公式，算出a、b．由于计算量较大，所以在计算时应借助技术手段，认真细致，谨防计算中产生错误．求线性回归方程的步骤：计算平均数yx,；计算iiyx与的积，求iiyx；计算2ix；将结果代入公式求ａ；用xayb求ｂ；写出回归方程。【同步训练】1.下列两个变量之间的关系哪个不是函数关系（）A．角度和它的余弦值B.正方形边长和面积C．正ｎ边形的边数和它的内角和D.人的年龄和身高2．某市纺织工人的月工资（元）依劳动生产率（千元）变化的回归方程为y=50+80x，则下列说法中正确的是（）A．劳动生产率为1000元时，月工资为130元B．劳动生产率提高1000元时，月工资提高约为130元C．劳动生产率提高1000元时，月工资提高约为80元D．月工资为210元时，劳动生产率为2000元3．设有一个回归方程为y=2-1.5x，则变量x每增加一个单位时，y平均（）A．增加1.5单位B．增加2单位C．减少1.5单位D．减少2单位4．正常情况下，年龄在18岁到38岁的人们，体重y（kg）依身高x（cm）的回归方程为y=0.72x-58.5。张红红同学不胖不瘦，身高1米78，他的体重应在kg左右。5.给出施化肥量对水稻产量影响的试验数据：施化肥量x15202530354045水稻产量y330345365405445450455(1)画出上表的散点图;(2)求出回归直线并且画出图形【拓展尝新】6．在某种产品表面进行腐蚀线试验，得到腐蚀深度y与腐蚀时间x之间对应的一组数据：时间t(s)5101520304050607090120深度y(μm)610101316171923252946(1)画出散点图；(2)试求腐蚀深度y对时间t的回归直线方程。【解答】1．D2．C3．C4．69.665．解：(1)散点图（略）．(2)表中的数据进行具体计算，列成以下表格i1234567xi15202530354045yi330345365405445450455xiyi495069009125121501557518000204753.399y,30x,777221117000,1132725,87175iiiiiiixyxy故可得到2573075.43.399a75.430770003.39930787175b2。6．解：(1)散点图略，呈直线形.(2)经计算可得：45.19y,36.46t111i111iii2i111i2i13910yt,5442y,36750t542.536.463.045.19a3.036.46113675045.1936.461113910b2故所求的回归直线方程为542.5t3.0^y。