选修1-2,回归分析课件
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高中数学选修1-2精品课件2:1.1 回归分析的基本思想及其初步应用(二)
的统计资料:
使用年限 x
2
3
4
5
6
维修费用 y 2.2 3.8 5.5 6.5 7.0
若由资料知,y 与 x 呈线性相关关系. 试求:(1)线性回归方程^y =b^ x+^a 的回归系数^a 、b^ ;
(2)求残差平方和;
(3)求相关指数 R2;
(4)估计使用年限为 10 年时,维修费用是多少?
解:(1)由已知条件制成下表:
i
12
3
4
5 合计
xi
23
4
5
6
20
yi 2.2 3.8 5.5 6.5 7.0 25
xiyi 4.4 11.4 22.0 32.5 42.0 112.3
x2i
4
9 16 25 36 90
n
n
x =4; y =5;x2i =90; xiyi=112.3
i=1
i=1
于是有b^=1129.03- -55× ×44× 2 5=1120.3=1.23,
所以回归模型的的拟合效果较好.
^a=
y
^
-b
x
=5-1.23×4=0.08.
∴^y =1.23x+0.08.
(2)由公式^y 1=1.23×2+0.08=2.54,得: ^y 2=1.23×3+0.08=3.77, ^y 3=1.23×4+0.08=5, ^y 4=1.23×5+0.08=6.23, ^y 5=1.23×6+0.08=7.46,
练习
2.为研究重量 x(单位:克)对弹簧长度 y(单位:厘米)的影 响,对不同重量的 6 个物体进行测量,数据如下表所示:
x 5 10 15 20 25 30 y 7.25 8.12 8.95 9.90 10.9 11.8 (1)作出散点图,并求线性回归方程: (2)求相关指数 R2,并判断模型的拟合效果; (3)进行残差分析.
高中数学人教A版选修1-2课件:1.1 回归分析的基本思想及其初步应用
题型一
题型二
题型三
题型四
题型一
题型二
题型三
题型四
【变式训练2】 已知某种商品的价格x(单位:元)与需求量y(单位:件) 之间的关系有如下5组数据:
x y 14 12 16 10 18 7 20 5 22 3
求y对x的回归直线方程,并说明回归模型拟合效果的好坏.
题型一
题型二
题型三
题型四
解:由条件,得������ =
5
^
2
5
∴R2=1 −
∑ (������������ - ������ ������ ) ������=1
作出散点图 → 求回归方程 → 计算 R2 → 进行残差分析
题型一
题型二
题型三
题型四
解:(1)散点图如图所示 .
通过散点图可知这两个变量具有线性相关关系. ������ = × (5+10+15+20+25+30)=17.5, ������ = × (7.25+8.12+8.95+9.90+10.9+11.8)≈9.487, ∑
������=1
������
∑ (������������ -������)
������
2
, ������ = ������ − ������ ������, 其中������ =
^
^
1 ������ ∑ ������ ������ ������ =1
������ , ������ =
(������, ������)称为样本点的中心, 回归直线过样本点的中心.
6
1 6
1 6
������ =1
高中数学人教A版选修1-2第一章回归分析的基本思想及其初步应用课件
高中数学人教A版选修1-2第一章回归 分析的 基本思 想及其 初步应 用课件 【精品 】
高中数学人教A版选修1-2第一章回归 分析的 基本思 想及其 初步应 用课件 【精品 】
残差图的制作及作用
1、坐标纵轴为残差变量,横轴可以有不同的选择; 2、若模型选择的正确,残差图中的点应该分布在以横
轴为心的带形区域; 3、对于远离横轴的点,要特别注意。
34 157 170
50 54
2.419 -4.618
5 175
64
1.137
678 165 155 170
61 43 59
6.627 -2.883 0.382
(一)我们可以利用图形来分析残差特性,作图时纵坐标为 残差,横坐标可以选为样本编号,或身高数据,或体重估计值 等,这样作出的图形称为残差图。
探索2:在这些点附近可画直线不止一条,哪条直 线最能代表x与y之间的关系呢?
探究
对于一组具有线性相关关系的数据 (x1, y1), (x2 , y2 ),..., (xn , yn ),
我们知道其回归方程的截距和斜率的最小二乘估计公式分别为:
^
^
a y b x,......(1)
n
n
y ^
编号 1
2
身高 165 165 /cm
体重/kg 48 57
残差 -6.373 2.627
34 157 170
50 54
2.419 -4.618
5 175
64
1.137
678 165 155 170
61 43 59
6.627 -2.883 0.382
(一)我们可以利用图形来分析残差特性,作图时纵坐标为 残差,横坐标可以选为样本编号,或身高数据,或体重估计值 等,这样作出的图形称为残差图。
高中数学人教课标版选修1-2《回归分析的基本思想及其初步应用(第3课时)》教学课件
回归分析的基本思想及其 初步应用(三)
【回顾复习】
建立回归模型的基本步骤:
1.确定研究对象,明确解释变量,预报变量
2.画散点图
3.由经验确定回归方程的类型 4.按一定规则估计回归方程中的参数
5.得出结果分析残差图是否有异常,若存在异常, 则选择更合适的
选变量 画散点图 选模型 估计参数 分析与预测
ˆ e y
温度
0.272 x 3.849
观察散点图,发现了什么
产卵数
400 350 300
二次函数模型
2
二次曲线 y c3 x c4模型
200 150 100 50 0
250
20 22
24
26
28
30
32
34
36
38
温度
思考:如何转化?
z=bx+a (a=lnc1,b=c2)
y c1e z=bx+a 非线性问题转化为线性问题
例2:一只红铃虫的产卵数y和温度x有关, 现收集了7组观测数据列于下表中,试建 立Y与x之间的回归方程.
温度x
产卵数y
21
7
23
11
25
21
27
24
29
66
32
115
35
325
分析: 哪个变量作自变量,哪个变量作因变量?
观察散点图,发现了什么
产卵数
400 350 300 250 200 150 100 50 0
温度的平方
用残差分析两个模型拟合效果
(2)为y 0.367x 202.543 , (பைடு நூலகம்) y e
2 0.272 x 3.849
x y
【回顾复习】
建立回归模型的基本步骤:
1.确定研究对象,明确解释变量,预报变量
2.画散点图
3.由经验确定回归方程的类型 4.按一定规则估计回归方程中的参数
5.得出结果分析残差图是否有异常,若存在异常, 则选择更合适的
选变量 画散点图 选模型 估计参数 分析与预测
ˆ e y
温度
0.272 x 3.849
观察散点图,发现了什么
产卵数
400 350 300
二次函数模型
2
二次曲线 y c3 x c4模型
200 150 100 50 0
250
20 22
24
26
28
30
32
34
36
38
温度
思考:如何转化?
z=bx+a (a=lnc1,b=c2)
y c1e z=bx+a 非线性问题转化为线性问题
例2:一只红铃虫的产卵数y和温度x有关, 现收集了7组观测数据列于下表中,试建 立Y与x之间的回归方程.
温度x
产卵数y
21
7
23
11
25
21
27
24
29
66
32
115
35
325
分析: 哪个变量作自变量,哪个变量作因变量?
观察散点图,发现了什么
产卵数
400 350 300 250 200 150 100 50 0
温度的平方
用残差分析两个模型拟合效果
(2)为y 0.367x 202.543 , (பைடு நூலகம்) y e
2 0.272 x 3.849
x y
2019-2020学年苏教版选修1-2 回归分析 课件(25张)
2.举例说明怎样确定线性回归的模型 剖析:在确定数据适合哪种模型之前,首先应该对观测数据绘图,以便进 行简单的观测.例如:为了研究建立初始工资与当前工资的回归模型,首先对 观测数据绘图如下图所示.
从图中可以发现初始工资与当前工资的趋势大概呈线性关系,可以建 立线性回归方程.如果观测数据不呈线性分布,那么还可以根据其他方程模 型的观测数据分布图形的特点以及对建立各方程后所得的 R2 进行比较以 便确定一种最佳方程式.
(2)回归分析是对具有相关关系的两个变量进行统计分析的一种常用
方法.
(3)对于一组具有线性相关关系的数据(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),回归直线
���^���
=
���^���x+���^���的斜率和截距的最小二乘估计公式分别为���^���
=
������
������∑=1(������������ -������)(������������ -������) ������∑=������1(������������-������)2
的图形称为残差图.
(5)我们可以用相关指数 R2 来刻画回归的效果,其计算公式是
R2=1-������∑���=���∑���=���������11((������������������������--^���������������)���)22.
(6)R2
������
越大,意味着残差平方和∑
1.相关分析的意义和作用是什么 剖析:函数是大家比较熟悉的概念,它是指变量之间的确定性关系,即当 X 取某一数值 x 时,变量 Y 按照某种规则总有一个确定的数值与之对应.相 关关系则是指变量之间的非确定性关系,由于随机因素的干扰,当变量 X 取 确定值 x 时,变量 Y 的取值不确定,是一个随机变量,但它的概率分布与 X 的 取值有关.这里,我们看到了函数关系与相关关系的本质区别,在函数关系中 变量 X 对应的是变量 Y 的确定值,而在相关关系中,变量 X 对应的是变量 Y 的概率分布.换句话说,相关关系是随机变量之间或随机变量与非随机变量 之间的一种数量依存关系,对于这种关系,只能运用统计方法进行研究.通过 对相关关系的研究又可以总结规律,从而指导人们的生活与生产实践.
【数学】1[1].2《回归分析》课件(新人教B版选修1—2)36页PPT
探 究 身 高172 cm的 70
女 大 学 生 的 体 重 一 定 65
是 60.316 kg 吗?如 果
60 55
不 是,其 原 因 是 什 么? 50 显然,身高172cm的女 45
40
大学生的体重不一定 150 155 160 165 170 175 180
是60.316kg但一般可
图1.12
所以
n
Q α,β yi βxi yβx2nyβxα2 i1
n
n
β2xi x2 2βxi xyi y
i1
i1
n
yi y2 nyβxα2
i1
n
n xi xyi y2
nyβxα2 i1
xi x2βi1
n i1
xi x2
n
xi
i1 n
xyi
2
y
n
yi
y2.
xi x2
i1
i1
在上式,后 中两项α和 ,β无关,而前两项为非负 数,因此要Q使取最小,当 值且仅当前两项的值 均为0,即有
n
xi xyi y
β i1 n
,αyβx.
xi x2
i1
这正是我们所要推导的公式.
下面 我们 通过,进 案一 例步学 习回 归分 析 基本 思想 及其. 应用
例 1 从某大学中 8名 随 女 机 大 ,选 其 学 取 身 生高和
回归直线过样本点的中 心.
从已经学过的 ,截知 距 aˆ和 识斜 知 bˆ分 率 道别是使
n
Qα,βyi βxi α2取最小α,值 β的时 值 .
i1 n
由 Q α ,于 β y i β x i y β x y β x α 2
高中数学选修1-2-回归分析第一节.ppt
=
,a^ = y -b^ x ,
n
xi- x 2
n
x2i -n x 2
i=1
i=1
其中 x =1ni=n1xi, y =1ni=n1yi,( x , y )称为样本点的中心.
课前探究学习
课堂讲练互动
(3)解释变量和预报变量 线性回归模型与一次函数模型的不同之处是增加了随机误差项e, 因变量y由 自变量x 和 随机误差e 共同确定,即自变量x只解 释部分y的变化,在统计中,我们也把自变量x称为解释变量,因变 量y称为预报变量.
课前探究学习
课堂讲练互动
【变式1】 以下是某地搜集到的新房屋的销售价格y和房屋的面积x 的数据:
房屋面积/m2 115 110 80 135 105 销售价格/万元 24.8 21.6 18.4 29.2 22
(1)画出数据对应的散点图; (2)求线性回归方程,并在散点图中加上回归直线; (3)据(2)的结果估计当房屋面积为150 m2时的销售价格.
1.1 回归分析的基本思想及其初步应用
课前探究学习
课堂讲练互动
【课标要求】 1.了解随机误差、残差、残差分析的概念; 2.会用残差分析判断线性回归模型的拟合效果; 3.掌握建立回归模型的步骤; 4.通过对典型案例的探究,了解回归分析的基本思想方法
和初步应用.
课前探究学习
课堂讲练互动
【核心扫描】 1.利用散点图分析两个变量是否存在相关关系,求线性回归方
6
所以
(yi-y^ i)2≈0.013
6
18,
(yi- y )2=14.678 4.
i=1
i=1
所以,R2=1-01.40.16378184≈0.999 1, 回归模型的拟合效果较好.
,a^ = y -b^ x ,
n
xi- x 2
n
x2i -n x 2
i=1
i=1
其中 x =1ni=n1xi, y =1ni=n1yi,( x , y )称为样本点的中心.
课前探究学习
课堂讲练互动
(3)解释变量和预报变量 线性回归模型与一次函数模型的不同之处是增加了随机误差项e, 因变量y由 自变量x 和 随机误差e 共同确定,即自变量x只解 释部分y的变化,在统计中,我们也把自变量x称为解释变量,因变 量y称为预报变量.
课前探究学习
课堂讲练互动
【变式1】 以下是某地搜集到的新房屋的销售价格y和房屋的面积x 的数据:
房屋面积/m2 115 110 80 135 105 销售价格/万元 24.8 21.6 18.4 29.2 22
(1)画出数据对应的散点图; (2)求线性回归方程,并在散点图中加上回归直线; (3)据(2)的结果估计当房屋面积为150 m2时的销售价格.
1.1 回归分析的基本思想及其初步应用
课前探究学习
课堂讲练互动
【课标要求】 1.了解随机误差、残差、残差分析的概念; 2.会用残差分析判断线性回归模型的拟合效果; 3.掌握建立回归模型的步骤; 4.通过对典型案例的探究,了解回归分析的基本思想方法
和初步应用.
课前探究学习
课堂讲练互动
【核心扫描】 1.利用散点图分析两个变量是否存在相关关系,求线性回归方
6
所以
(yi-y^ i)2≈0.013
6
18,
(yi- y )2=14.678 4.
i=1
i=1
所以,R2=1-01.40.16378184≈0.999 1, 回归模型的拟合效果较好.
新人教A版(选修1-2)1.1《回归分析的基本思想及其初步应用》ppt课件2
2
3
4
5
6
维修费用y
2.2
3.8
5.5
6.5
7.0
若由资料知,y对x呈线性相关关系。试求:
(1)线性回归方程 yˆ bˆx aˆ 的回归系数 aˆ、bˆ ;
(2)求残差平方和;
R (3)求相关系数 2;
(4)估计使用年限为10年时,维修费用是多少?
一般地,建立回归模型的基本步骤为:
(1)确定研究对象,明确哪个变量是解析变量,哪个变量 是预报变量。
线性关系
方案2
产卵数
400
300
200
100
气
温
0
-40 -30 -20 -10 0 -100
10 20 30 40
-200
方案2解答
平方变换:令t=x2,产卵数y和温度x之间二次函数模型y=bx2+a 就转化为产卵数y和温度的平方t之间线性回归模型y=bt+a
温度
21
23
25
27
29
32
35
温度的平方t 441
在统计中,我们也把自变量x称为解析变量,因变 量y为预报变量。
残差
数据点和它在回归直线上相应位置的差异 称为相应于点(xi,yi ) 的残差。
ei =yi
yi
例:编号为6的女大学生,计算随机误差的效应(残差)
61 (0.849165 85.712) 6.627
残差平方和
把每一个n 残差所得的值平方后加起来,用数学符号表
身
高
异
与
常
体 重
点
残
差
• 错误数据
图
• 模型问题
我们可以用相关指数R2来刻画回归的效果,其计算公式是
2019-2020学年苏教版选修1-2 回归分析 课件(17张)
������
������
量是样本相关系数 r= ������∑=1(������������-������)(������������-������) =
������∑=1������������������������-n������ ������
.
������∑=������1(������������-������)2������∑=������1(������������-������)2
一二
4.作统计推断.如果|r|>r0.05,表明有 95%的把握认为 x 与 Y 之间具有线 性相关关系.如果|r|≤r0.05,我们没有理由拒绝原来的假设.这时寻找回归直
线方程是毫无意义的.
思考 4 两个变量具有相关关系和具有函数关系有何区别?
提示:相关关系与函数关系不同,因为函数关系是一种确定性的关系;而 相关关系是一种非确定性的关系,它包括两种情况:一是两个变量中,一个变 量为可控制变量,另一个变量为随机变量;二是两个变量均为随机变量.而函 数关系可以看成是两个非随机变量之间的关系.另一方面,函数关系是一种 因果关系,而相关关系不一定是因果关系,也可以是伴随关系.
^
(4)当 x=10 时,������=1.23×10+0.08=12.38(万元),即假设使用 10 年时,维修
费用约为 12.38 万元.
探究一
探究二
点评:求回归直线方程的步骤:
(1)在分析两个变量的相关关系时,可根据样本数据散点图确定两个变
量之间是否存在相关关系.
(2)把数据制成表,从表中计算出������, ������, ������12 + ������22+…+���������2��� ,x1y1+x2y2+…+xnyn
最新-高中数学 18《回归分析》课件 北师大版选修1-2 精品
i 1
i1
i1
上式中三项平方和的意义如下:
m
( yi y)2
i1
m
( yˆi y)2
i1
m
( yi yˆi )2
i1
代表在试验范围内,观测值 yi 总 的波动情况,称此为总平方和。
代表 x 变化所引起的 y 值变化大小的量, 即yi 波动中,可以通过回归方程计算出 来的那一部分,称之为回归平方和。
如果误差服从正态分布,则概率 P(e1, e2, …, em)为:
P(e1, e2 ,, em )
1
2
exp
m(
i 1
yi
2
yˆi )2
2
(5—6)
当P最大时,求得的曲线就应当是最佳形式。从图5-1a中可以看
出,显然,此时下式应最小:
S
m
( yi
yˆi
)2
m
ei
2
i 1
i 1
(5—7)
即残差平方和最小,这就是最小二乘法原理的由来。
m
m
m
( xi )2
lxx (xi x)2 xi 2
i 1
i 1
i 1
m
m
令
m
m
( yi )2
l yy ( yi y)2 yi 2
i 1
i 1
i 1
m
5-21
m
m
m
m
( xi )( yi )
lxy (xi x)(yi y) xi yi i1
i 1
i 1
i 1
完成表5-2的计算,就可得到回归直线方程:
yˆ 3.21x 45.01 5-23
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
高中数学人教A版选修1-2课件1-1回归分析的基本思想及其初步应用2
i xi
yi
x2i
xiyi
1 18 26.86 324 483.48
2 20 28.35 400 567
3 22 28.75 484 632.5
4 24 28.87 576 692.88
5 26 29.75 676 773.5
6 28 30.00 784 840
7 30 30.36 900 910.80 ∑ 168 202.94 4 144 4 900.16
线性相关程度越 强 ;|r|越接近于 0,线性相关程度越 弱 ;
②|r|> r0.05 时,表明有 95%的把握认为两个变量 具有线
性相关关系;|r|≤r0.05 时,认为寻找回归直线方程毫无意义.
问题探究
探究点一 回归直线方程
问题 1 什么叫回归分析? 答 回归分析是对具有相关关系的两个变量进行统计分析 的一种方法. 问题 2 对具有线性相关关系的两个变量进行回归分析有哪几
7
(3)∑ i=1yi2≈5
892,
7
∑xiyi-7 x y
r=
i=1 7
7
∑x2i -7 x 2∑yi2-7 y 2
i=1
i=1
=
4 1444-970×0.1264-2×7×[52849×2-20727×.942027.942]≈0.96.
∵r=0.96>r0.05=0.754.
∴有 95%的把握认为“甲醛浓度与缩醛化度有关系”,求得的 回归直线方程有意义.
15,r=0.301 2;④n=17,r=0.499 1.则变量 y 和 x 具有线性相
关关系的是
( C)
A.①和②
B.①和③ C.②和④ D.③和④
解析 ①n=3 时,r0.05=0.997,所以|r|<r0.05,我们没有理由拒绝原
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利用 r 样本
求出 n n 2 2 相关系数 ( xi X ) ( yi Y )
i 1 i 1
(x
i 1
n
i
X )( yi Y )
判断r的绝对值与1的接近程度,从而判断出 x,y是否具有较强的线性相关性。若具有较 强的线性相关性则选用线性回归方程模型求 解,否则,根据经验选用别的模型建立函数 模型! 根据10组数据求得:r=0.9998;可见x,y的线 性关系很强
总偏差平方和=
(y
i 1
n
i
Y)
2
如例1中的总偏差平方和为354
问题:
那么“总偏差平方和”中又有多少来自于 随机误差? 观测值和它在回归直线上相应位置的差异叫:
残差=
ei yi y i
2 (yi y i ) i 1 n
残差平方和=
残差平方和----刻划随机误差效应
必修3回顾
确定对象
收集数据 数据分析 简单随机抽样
统计的步骤
抽样方法
系统抽样
分层抽样
统计图表
条形图 折线图 直方图 茎叶图 用样本频率分布估计 总体分布 用样本的数字特征估 计总体的数字特征
用样本估计总体
现实生活中两个变量间的关系有哪些呢?
两 个 变 量 的 关 系
函数关系
线性相关 相关关系 非线性相关
检验拟合效果
两变量几乎不相关;
③ ︱r︱>0.75时表示有很强的相关关系。
用线性回归方程y=bx+a进行回归分析会 有误差吗?怎样体现误差产生的影响?
用下面的线性回归模型:y=bx+a+e 解释更客观。
e表示随机误差; a、b是模型的未知参数。
就例1而言,随机误差项e产生的原因是什么?
解释变量x
预报变量y 随机误差e
a Y bX
怎样描述两个变量之间的线性相关关系的强弱?
答:用相关系数r来衡量。
r
(x
i 1 n i 1
n
i
X )( yi Y )
n
2 2 ( x X ) ( y Y ) i i i 1
说明:①r>0(两个变量)正相关,r<0 负相关;
②︱r︱接近1表明相关性强,︱r︱接近0表明
来源 解释变量 随机误差
平方和 225.639
(回归平方和)
比例 0.64 0.36
128.361
(残差平方和)
总偏差
354
(总偏差平方和)
1.00
怎样判断模型的拟合效果?---用残差判断
判断原始数据中是否存在可疑数据--残差分析
进行残差分析的手段有哪些? 1.表格分析;2.画残差图
用身高预报体重时须注意下面问题: 1.适用范围;2.适用时间;3.样本选取影响 方程适用范围;4:预报值是预报变量可能 值的平均值
解(1)列出下表:
i
xi yi x iy i
1
10
62
620
2
20 68
1360
3
30 75
2250
4
40 81
3240
5
50 89
4450
6
60
7
70
8
80
9
10
90 100
95 102 108 115 122
5700 7140 8640 10350 12200
求出r判断
选择函数模型
求相关数据
求预报值
对于具有相关关系的两个变量用什么方法 来研究呢? 回归分析 回归分析的基本步骤: 画散点图 求回归方程
预报、决策
对具有线性相关的两个变量,我们可以用 最小二乘法来求它的线性回归方程:
y bx a
b
(x
i 1 n
n
i
X )( yi Y )
2 ( X ) i i 1
回归平方和
总偏差平方和
残差平方和
回归平方和----反映解释变量的效应
例1的解释变量的效应为354-128.361=225.639
用什么来刻划回归的效果?用相关指数R2
2 (yi yi ) n
R =1-
2
( y
i 1
i 1 n
i
Y)
2
作用:R2越大--残差平方和越小--模
型的拟合效果越好!反之相反。
问题:如何刻画预报变量(体重)在多大程 度上与解释变量(身高)、随机误差有关? 如:一位女大学生若其体重不受身高、随机误 差的影响其体重应为54.5(平均值)公斤,但 她的实际体重为61公斤,这说明什么? 说明体重受到身高、随机误差的双重影响, 这时解释变量和随机误差的组合效应是-6.5。
我们把每个“观测值减去总平均值的平方和”称 --总偏差平方和 它刻画了:解释变量、随机误差的效应总和
建立回归方程的步骤:
确立研究对象 按规律估计a、b 分析残差图是否异常 画散点图 由经验确定回 归方程类型
例题1.一个车间为了规定工时定额,需要确定 加工零件所花费的时间,为此进行了10次试验, 测得数据如下:
零件数 10 20 30 40 50 60 70 (x)个
80
90 100
加工时 62 68 75 81 89 95 102 108 115 122 间y
(1)y与x是否具有线性相关?
(2)若y与x具有线性相关关系,求回归直线方程
(3)预测加工200个零件需花费多少时间?
分析:这是一个回归分析问题,应先进行 线性相关检验或作散点图来判断x与y是否 具有线性相关才可以求解后面的问题。
作散点图如下:不难看出x,y成线性相关。
150 100 系列1 50 0 0 50 100 150