【回归直线方程怎么求以这个题为例】在统计学中,回归分析是一种重要的数据处理方法,用于研究变量之间的关系。其中,回归直线方程是最基础的一种模型,用来描述两个变量之间线性关系的数学表达式。本文将以一个具体例题为背景,详细讲解如何求解回归直线方程,并通过表格形式进行总结。
一、什么是回归直线方程?
回归直线方程是形如:
$$
\hat{y} = a + bx
$$
其中:
- $\hat{y}$ 是预测值;
- $x$ 是自变量;
- $a$ 是截距;
- $b$ 是斜率。
该方程用于根据自变量 $x$ 的值来预测因变量 $\hat{y}$ 的值。
二、求解步骤(以例题为例)
题目:
已知某地10名学生的身高(单位:cm)和体重(单位:kg)如下表所示,求其回归直线方程。
| 学生 | 身高(x) | 体重(y) |
| 1 | 160 | 50 |
| 2 | 165 | 55 |
| 3 | 170 | 60 |
| 4 | 175 | 65 |
| 5 | 180 | 70 |
| 6 | 162 | 52 |
| 7 | 168 | 58 |
| 8 | 172 | 62 |
| 9 | 178 | 68 |
| 10 | 173 | 64 |
三、计算过程
第一步:计算必要的统计量
我们先计算以下数据:
- $\sum x$:所有身高之和
- $\sum y$:所有体重之和
- $\sum xy$:每个学生的身高与体重乘积之和
- $\sum x^2$:每个学生身高的平方之和
- $n$:样本数量(本例中为10)
| 学生 | x | y | xy | x² |
| 1 | 160 | 50 | 8000 | 25600 |
| 2 | 165 | 55 | 9075 | 27225 |
| 3 | 170 | 60 | 10200 | 28900 |
| 4 | 175 | 65 | 11375 | 30625 |
| 5 | 180 | 70 | 12600 | 32400 |
| 6 | 162 | 52 | 8424 | 26244 |
| 7 | 168 | 58 | 9744 | 28224 |
| 8 | 172 | 62 | 10664 | 29584 |
| 9 | 178 | 68 | 12104 | 31684 |
| 10 | 173 | 64 | 11072 | 29929 |
计算结果:
- $\sum x = 1703$
- $\sum y = 604$
- $\sum xy = 103388$
- $\sum x^2 = 290315$
第二步:计算斜率 $b$
$$
b = \frac{n\sum xy - (\sum x)(\sum y)}{n\sum x^2 - (\sum x)^2}
$$
代入数值:
$$
b = \frac{10 \times 103388 - 1703 \times 604}{10 \times 290315 - (1703)^2}
$$
计算分子:
$$
10 \times 103388 = 1033880 \\
1703 \times 604 = 1028612 \\
\text{分子} = 1033880 - 1028612 = 5268
$$
计算分母:
$$
10 \times 290315 = 2903150 \\
(1703)^2 = 2899209 \\
\text{分母} = 2903150 - 2899209 = 3941
$$
所以:
$$
b = \frac{5268}{3941} \approx 1.337
$$
第三步:计算截距 $a$
$$
a = \bar{y} - b\bar{x}
$$
其中:
$$
\bar{x} = \frac{\sum x}{n} = \frac{1703}{10} = 170.3 \\
\bar{y} = \frac{\sum y}{n} = \frac{604}{10} = 60.4
$$
代入:
$$
a = 60.4 - 1.337 \times 170.3 \approx 60.4 - 227.7 = -167.3
$$
四、最终回归直线方程
$$
\hat{y} = -167.3 + 1.337x
$$
五、总结表格
| 步骤 | 内容 | 计算结果 |
| 1 | 总身高 | 1703 cm |
| 2 | 总体重 | 604 kg |
| 3 | $\sum xy$ | 103388 |
| 4 | $\sum x^2$ | 290315 |
| 5 | 斜率 $b$ | ≈ 1.337 |
| 6 | 截距 $a$ | ≈ -167.3 |
| 7 | 回归方程 | $\hat{y} = -167.3 + 1.337x$ |
六、小结
通过以上步骤,我们可以清楚地看到回归直线方程是如何从实际数据中推导出来的。关键在于正确计算各项统计量,并按照公式逐步代入求解。掌握这一方法后,可以应用于更多类似的统计问题中。


