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1、2022年高中數(shù)學 第一章 概率與統(tǒng)計(第11課)線性回歸(1)教案 湘教版選修2
教學目的:
1 了解相關(guān)關(guān)系、回歸分析、散點圖的概念
2.明確事物間是相互聯(lián)系的,了解非確定性關(guān)系中兩個變量的統(tǒng)計方法;掌握散點圖的畫法及在統(tǒng)計中的作用,掌握回歸直線方程的求解方法
3.會求回歸直線方程
教學重點:散點圖的畫法,回歸直線方程的求解方法
教學難點:回歸直線方程的求解方法
授課類型:新授課
課時安排:1課時
教 具:多媒體、實物投影儀
教學過程:
一、復習引入:
客觀事物是相互聯(lián)系的過去研究的大多數(shù)是因果關(guān)系,但實際上更多存在的是一種非因果關(guān)系比如說:
2、某某同學的數(shù)學成績與物理成績,彼此是互相聯(lián)系的,但不能認為數(shù)學是“因”,物理是“果”,或者反過來說事實上數(shù)學和物理成績都是“果”,而真正的“因”是學生的理科學習能力和努力程度所以說,函數(shù)關(guān)系存在著一種確定性關(guān)系但還存在著另一種非確定性關(guān)系——相關(guān)關(guān)系
二、講解新課:
1.相關(guān)關(guān)系的概念
當自變量一定時,因變量的取值帶有一定的隨機性的兩個變量之間的關(guān)系稱為相關(guān)關(guān)系
相關(guān)關(guān)系是非隨機變量與隨機變量之間的關(guān)系,函數(shù)關(guān)系是兩個非隨機變量之間的關(guān)系,是一種因果關(guān)系,而相關(guān)關(guān)系不一定是因果關(guān)系,所以相關(guān)關(guān)系與函數(shù)關(guān)系不同,其變量具有隨機性,因此相關(guān)關(guān)系是一種非確定性關(guān)系(有因果關(guān)系
3、,也有伴隨關(guān)系).因此,相關(guān)關(guān)系與函數(shù)關(guān)系的異同點如下:
相同點:均是指兩個變量的關(guān)系
不同點:函數(shù)關(guān)系是一種確定的關(guān)系;而相關(guān)關(guān)系是一種非確定關(guān)系;函數(shù)關(guān)系是自變量與因變量之間的關(guān)系,這種關(guān)系是兩個非隨機變量的關(guān)系;而相關(guān)關(guān)系是非隨機變量與隨機變量的關(guān)系.
2.回歸分析: 對具有相關(guān)關(guān)系的兩個變量進行統(tǒng)計分析的方法叫做回歸分析通俗地講,回歸分析是尋找相關(guān)關(guān)系中非確定性關(guān)系的某種確定性
3.散點圖:表示具有相關(guān)關(guān)系的兩個變量的一組數(shù)據(jù)的圖形叫做散點圖.散點圖形象地反映了各對數(shù)據(jù)的密切程度粗略地看,散點分布具有一定的規(guī)律
4. 回歸直線
設(shè)所求的直線方程為,其中a、b是待定系數(shù)
4、.
則 .于是得到各個偏差
.
顯見,偏差的符號有正有負,若將它們相加會造成相互抵消,所以它們的和不能代表幾個點與相應(yīng)直線在整體上的接近程度,故采用n個偏差的平方和.
表示n個點與相應(yīng)直線在整體上的接近程度.
記 (向?qū)W生說明的意義).
上述式子展開后,是一個關(guān)于a、b的二次多項式,應(yīng)用配方法,可求出使Q為最小值時的a、b的值.即
, ,
相應(yīng)的直線叫做回歸直線,對兩個變量所進行的上述統(tǒng)計分析叫做回歸分析
特別指出:
1.對回歸直線方程只要求會運用它進行具體計算a、b,求出回歸直線方程即可.不要求掌握回歸直線方程的推導過程.
2.求回歸直線方程,首先應(yīng)注
5、意到,只有在散點圖大致呈線性時,求出的回歸直線方程才有實標意義.否則,求出的回歸直線方程毫無意義.因此,對一組數(shù)據(jù)作線性回歸分析時,應(yīng)先看其散點圖是否成線性.
3.求回歸直線方程,關(guān)鍵在于正確地求出系數(shù)a、b,由于求a、b的計算量較大,計算時仔細謹慎、分層進行,避免因計算產(chǎn)生失誤.
4.回歸直線方程在現(xiàn)實生活與生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用.應(yīng)用回歸直線方程可以把非確定性問題轉(zhuǎn)化成確定性問題,把“無序”變?yōu)椤坝行颉?,并對情況進行估測、補充.因此,學過回歸直線方程以后,應(yīng)增強學生應(yīng)用回歸直線方程解決相關(guān)實際問題的意識.
三、講解范例:
例1.已知10只狗的血球體積及紅血球的測量值如下
x
45
6、
42
46
48
42
35
58
40
39
50
y
6.53
6.30
9.25
7.50
6.99
5.90
9.49
6.20
6.55
7.72
x(血球體積,mm),y(血紅球數(shù),百萬)
(1)畫出上表的散點圖;(2)求出回歸直線并且畫出圖形
解:(1)見下圖
(2)
設(shè)回歸直線為,
即 ,
所以所求回歸直線的方程為,圖形如下:
例2.一個工廠在某年里每月產(chǎn)品的總成本y(萬元)與該月產(chǎn)量x(萬件)之間有如下組對應(yīng)數(shù)據(jù):
x
1.08
1.12
1.19
1.28
1.36
1.48
1.59
7、1.68
1.80
1.87
1.98
2.07
y
2.25
2.37
2.40
2.55
2.64
2.75
2.92
3.03
3.14
3.26
3.36
3.50
(1)畫出散點圖;
(2)求月總成本y與月總產(chǎn)量x之間的回歸直線方程.
講解上述例題時,(1)可由學生完成;對于(2),可引導學生列表,按
的順序計算,最后得到.
即所求的回歸直線方程為.
四、課堂練習:
1 . 下列兩個變量之間的關(guān)系哪個不是函數(shù)關(guān)系( ?。?
A.角度和它的余弦值 B.正方形邊長和面積
C.正n邊形的邊數(shù)和它的內(nèi)角和 D.人的年齡和身
8、高
答案:D
2.給出施化肥量對水稻產(chǎn)量影響的試驗數(shù)據(jù):
施化肥量x
15
20
25
30
35
40
45
水稻產(chǎn)量y
330
345
365
405
445
450
455
(1)畫出上表的散點圖;(2)求出回歸直線并且畫出圖形
解:(1)散點圖(略).
(2)表中的數(shù)據(jù)進行具體計算,列成以下表格
i
1
2
3
4
5
6
7
xi
15
20
25
30
35
40
45
yi
330
345
365
405
445
450
455
xiyi
4950
6900
9125
1215
9、0
15575
18000
20475
,
故可得到
從而得回歸直線方程是.(圖形略)
五、小結(jié) :對一組數(shù)據(jù)進行線性回歸分析時,應(yīng)先畫出其散點圖,看其是否呈直線形,再依系數(shù)a、b的計算公式,算出a、b.由于計算量較大,所以在計算時應(yīng)借助技術(shù)手段,認真細致,謹防計算中產(chǎn)生錯誤.求線性回歸方程的步驟:計算平均數(shù);計算的積,求;計算;將結(jié)果代入公式求a;用 求b;寫出回歸方程
六、課后作業(yè):
在某種產(chǎn)品表面進行腐蝕線試驗,得到腐蝕深度y與腐蝕時間x之間對應(yīng)的一組數(shù)據(jù):
時間t(s)
5
10
15
20
30
40
50
60
70
90
120
深度y(μm)
6
10
10
13
16
17
19
23
25
29
46
(1)畫出散點圖;
(2)試求腐蝕深度y對時間t的回歸直線方程
解:(1)散點圖略,呈直線形.
(2)經(jīng)計算可得
故所求的回歸直線方程為
七、板書設(shè)計(略)
八、課后記: