| 4.3.1 一元线性回归模型 题目答案及解析

稿件来源:高途

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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

$24$届冬奥会于$2022$$2$$4$日在北京市和张家口市联合举行,此项赛事大大激发了国人冰雪运动的热情.某滑雪场在冬奥会期间开业,如表统计了该滑雪场开业第$x$天的滑雪人数$y$(单位:百人)的数据.

天数代码$x$$1$$2$$3$$4$$5$$6$$7$
滑雪人数$y$(百人)$11$$13$$16$$15$$20$$21$$23$

$(1)$根据第$1$$7$天的数据分析,可用线性回归模型拟合$y$$x$的关系,请用相关系数加以说明(保留两位有效数字);

$(2)$经过测算,若一天中滑雪人数超过$3000$人时,当天滑雪场可实现盈利.请建立$y$关于$x$的回归方程,并预测该滑雪场开业的第几天开始盈利.

附注:

参考数据:$\sum\limits_{i=1}^7{x_iy_i}=532$$\sqrt{\sum\limits_{i=1}^7{{(x_i-\overline{x})}^2\sum\limits_{i=1}^7{{(y_i-\overline{y})}^2}}}\approx 57.5$

参考公式:

①对于一组数据$(u_{1},v_{1})$$(u_{2},v_{2})$$\cdots \cdots$$(u_{n},v_{n})$,其相关系数$r=\dfrac{\sum\limits_{i=1}^n{{(u_i-\overline{u})(v_i-\overline{v})}}}{\sqrt{\sum\limits_{i=1}^n{{(u_i-\overline{u})}^2\sum\limits_{i=1}^n{{(v_i-\overline{v})}^2}}}}$

②对于一组数据$(u_{1},v_{1})$$(u_{2},v_{2})$$\cdots \cdots$$(u_{n},v_{n})$,其回归直线$\hat{v}=\hat{a}+\hat{b}u$的斜率和截距的最小二乘估计分别为:$\hat{b}=\dfrac{\sum\limits_{i=1}^n{(u_i-\overline{u})(v_i-\overline{v})}}{\sum\limits_{i=1}^n{{(u_i-\overline{u})}^2}},\hat{a}=\hat{v}-\hat{b}\overline{u}$

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$(1)$所以可以推得$x$$y$这两个变量线性相关,且相关程度很强.

$(2)$故根据回归方程预测,该滑雪场开业的第$11$天开始盈利.

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$(1)$由表中数据可得,$\overline{x}=4$$\overline{y}=17$

$\sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})({y}_{i}-\overline{y})=\sum\limits_{i=1}^{7}{x}_{i}{y}_{i}-n\overline{x}\cdot \overline{y}=532-7\times 4\times 17=56$

$\therefore r=\dfrac{\sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})({y}_{i}-\overline{y})}{\sqrt{\sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})^{2}\sum\limits_{i=1}^{7}({y}_{i}-\overline{y})^{2}}}=\dfrac{56}{57.5}\approx 0.97$

$\because $ 样本相关系数$\vert r\vert$接近于$1$

$\therefore $ 可以推得$x$$y$这两个变量线性相关,且相关程度很强.

$(2)$

$\because \sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})^{2}=(1-4)^{2}+(2-4)^{2}+\cdots +(7-4)^{2}=28$

$\therefore \hat{b}=\dfrac{\sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})({y}_{i}-\overline{y})}{\sum\limits_{i=1}^{7}({x}_{i}-\overline{x})^{2}}=\dfrac{56}{28}=2$

$\because \hat{a}=\overline{y}-\hat{b}\overline{x}=17-2\times 4=9$

$\therefore $ 回归方程为$\hat{y}=2x+9$

$\because $ 一天中滑雪人数超过$3000$人时,当天滑场雪可实现盈利,即$2x+9\gt 30$时,可实现盈利,解得$x\gt 10.5$

故根据回归方程预测,该滑雪场开业的第$11$天开始盈利.

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