稿件来源:高途
| 4.3.1 一元线性回归模型题目答案及解析如下,仅供参考!
选择性必修二
第四章 概率与统计
4.3 统计模型
4.3.1 一元线性回归模型
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:$\rm g/m3)$与样本对原点的距离$x($单位:$\rm m)$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$u_i=$$\dfrac{1}{{{x_i}}}$,$\bar{u}=\dfrac{1}{9}\sum_{i=1}^9{{u_i}}$).
$\overline{x}$ | $\overline{y}$ | $\overline{u}$ | $\sum_{i=1}^{9}$(xi$-\overline{x}$)2 | $\sum_{i=1}^{9}$(ui$-\overline{u}$)2 | $\sum_{i=1}^{9}$(yi$-\overline{y}$)2 | $\sum_{i=1}^{9}$(xi$-\overline{x}$)(yi-y) | $\sum_{i=1}^{9}$(ui$-\overline{u}$)(yi$-\overline{y}$) |
$6$ | $97.90$ | $0.21$ | $60$ | $0.14$ | $14.12$ | $26.13$ | $-1.40$ |
$(1)$利用样本相关系数的知识,判断$y=a+bx$与$y=c+$$\dfrac{d}{x}$哪一个更适宜作为平均金属含量$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$x=20$时,金属含量的预报值是多少?
$(3)$已知该金属在距离原点$xm$时的平均开采成本$W($单位:元)与$x$,$y$关系为$W=1000(y-lnx)(1≤x≤100)$,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$(t_1$,$s_1)$,$(t_2$,$s_2)$,…,$(t_n$,$s_n)$,其线性相关系数$r=$$\dfrac{\sum_{i=1}^{n}({t}_{i}-\overline{t})({s}_{i}-\overline{s})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{n}({t}_{i}-\overline{t})^{2}\sum_{i=1}^{n}({s}_{i}-\overline{s})^{2}}}$,
其回归直线$s=\alpha +\beta t$的斜率和截距的最小二乘估计分别为:$\hat{\beta }$$=$$\dfrac{\sum_{i=1}^{n}({t}_{i}-\overline{t})({s}_{i}-\overline{s})}{\sum_{i=1}^{n}({t}_{i}-\overline{t})^{2}}$,$\hat{\alpha }$$=$$\overline{s}$$-\hat{\beta }$$\overline{t}$.
$(1) y=c+\\dfrac{d}{x}$更适宜作为平均金属含量$y$关于样本对原点的距离$x$的回归方程类型
$(2) (i) \\hat{y}=100-\\dfrac{10}{x}$
$(ii) 99.5\\rm g/m^3$
$(3) 10$
"]]$(1)$$y=a+bx$的线性相关系数$r_1=$$\dfrac{\sum_{i=1}^{9}({x}_{i}-\overline{x})({y}_{i}-\overline{y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{9}({x}_{i}-\overline{x})^{2}\sum_{i=1}^{9}({y}_{i}-\overline{y})^{2}}}$$=$$\dfrac{26.13}{\sqrt{60×14.12}}$≈$0.898$,
$y=c+$$\dfrac{d}{x}$的线性相关系数$r_2=$$\dfrac{\sum_{i=1}^{9}({u}_{i}-\overline{u})({y}_{i}-\overline{y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{9}({u}_{i}-\overline{u})^{2}\sum_{i=1}^{9}({y}_{i}-\overline{y})^{2}}}$$=$$\dfrac{-1.40}{\sqrt{0.14×14.12}}$≈$-0.996$,
∵$|r_1|$<$|r_2|$,
∴$y=c+$$\dfrac{d}{x}$更适宜作为平均金属含量$y$关于样本对原点的距离$x$的回归方程类型.
$(2)$$(i)$$\hat{\beta }$$=$$\dfrac{\sum_{i=1}^{9}({u}_{i}-\overline{u})({y}_{i}-\overline{y})}{\sum_{i=1}^{9}({u}_{i}-\overline{u})^{2}}$$=$$\dfrac{-1.40}{0.14}$$=-10$,
$\hat{\alpha }$$=$$\overline{y}$$-$$\hat{\beta }$$\overline{u}$$=97.9-(-10)$×$0.21=100$,
∴$\hat{y}$$=100-10u=100-$$\dfrac{10}{x}$,
∴$y$关于$x$的回归方程为$\hat{y}$$=100-$$\dfrac{10}{x}$.
$(ii)$当$x=20$时,金属含量的预报值为$\hat{y}$$=100-$$\dfrac{10}{20}$$=99.5\rm g/m3$.
$(3)$$W=1000(y-\ln x)=1000(100-$$\dfrac{10}{x}$$-\ln x)$,
令$f(x)=100-$$\dfrac{10}{x}$$-\ln x$,则$f$'$(x)=$$\dfrac{10}{{x}^{2}}$$-$$\dfrac{1}{x}$$=$$\dfrac{10-x}{{x}^{2}}$,
当$1≤x$<$10$时,$f$'$(x)$>$0$,$f(x)$单调递增;当$10$<$x≤100$时,$f$'$(x)$<$0$,$f(x)$单调递减,
∴$f(x)$在$x=10$处取得极大值,也是最大值,此时$W$取得最大值,
故$x$为$10$时,开采成本最大.
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