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1、2022年高中數(shù)學(xué)獨(dú)立性檢驗的基本思想及其初步應(yīng)用 新人教A版選修1-2
一、 預(yù)習(xí)目標(biāo):能用所學(xué)的知識對實際問題進(jìn)行回歸分析,體會回歸分析的實際價值與基本思想;了解判斷刻畫回歸模型擬合好壞的方法――相關(guān)指數(shù)和殘差分析。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1. 給出例3:一只紅鈴蟲的產(chǎn)卵數(shù)和溫度有關(guān),現(xiàn)收集了7組觀測數(shù)據(jù)列于下表中,試建立與之間的回歸方程.
溫度
21
23
25
27
29
32
35
產(chǎn)卵數(shù)個
7
11
21
24
66
115
325
(學(xué)生描述步驟,教師演示)
2. 討論:觀察右圖中的散點(diǎn)圖,發(fā)現(xiàn)樣本點(diǎn)并沒有分布在某個帶
2、狀區(qū)域內(nèi),即兩個變量不呈線性相關(guān)關(guān)系,所以不能直接用線性回歸方程來建立兩個變量之間的關(guān)系.
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)要求:
通過對典型案例的探究,了解獨(dú)立性檢驗的基本思想、方法及初步應(yīng)用
學(xué)習(xí)重點(diǎn):
對獨(dú)立性檢驗的基本思想的理解.
學(xué)習(xí)難點(diǎn):
獨(dú)立性檢驗的基本思想的應(yīng)用.
二、 學(xué)習(xí)過程:
知識點(diǎn)詳解
知識點(diǎn)一:分類變量
對于性別變量,其取值為男和女兩種.這種變量的不同“值”表示個體所屬的不同類別,像這樣的變量稱為分類變量.
知識點(diǎn)二:列聯(lián)表
為調(diào)查吸煙是否對患肺癌有影響,某腫瘤研究所隨機(jī)調(diào)查了9965人,得到如下結(jié)果(單位:人):
吸煙與患肺癌列聯(lián)表
不
3、患肺癌
患肺癌
總計
不吸煙
7775
42
7817
吸煙
2099
49
2148
總計
9874
91
9965
像上表這樣列出的兩個分類變量的頻數(shù)表,稱為列聯(lián)表.
知識點(diǎn)三:獨(dú)立性檢驗
這種利用隨機(jī)變量K2來確定在多大程度上可以認(rèn)為“兩個分類變量有關(guān)系”的方法稱為兩個分類變量的獨(dú)立性檢驗.
知識點(diǎn)四:判斷結(jié)論成立的可能性的步驟
一般地,假設(shè)有兩個分類變量X和Y,它們的值域分別為{x1,x2}和{y1,y2},其樣本頻數(shù)列聯(lián)表(稱為2×2列聯(lián)表)為:
2×2列聯(lián)表
y1
y2
總計
x1
x
b
x+b
x2
c
d
c+
4、d
總計
x+c
b+d
x+b+c+d
若要推斷的論述為
H1:“X與Y有關(guān)系”,
可以按如下步驟判斷結(jié)論H1成立的可能性:
(1)通過三維柱形圖和二維條形圖,可以粗略地判斷兩個分類變量是否有關(guān)系,但是這種判斷無法精確地給出所得結(jié)論的可靠程度.
①在三維柱形圖中,主對角線上兩個柱形高度的乘積xd與副對角線上的兩個柱形高度的乘積bc相差越大,H1成立的可能性就越大.
②在二維條形圖中,可以估計滿足條件X=x1的個體中具有Y=y(tǒng)1的個體所占的比例,也可以估計滿足條件X=x2的個體中具有Y=y(tǒng)1的個體所占的比例.兩個比例的值相差越大,H1成立的可能性就越大.
(2)可以利用獨(dú)
5、立性檢驗來考察兩個分類變量是否有關(guān)系,并且能較精確地給出這種判斷的可靠程度.具體做法是:根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算由K2=給出的檢驗隨機(jī)變量K2的值k,其值越大,說明“X與Y有關(guān)系”成立的可能性越大.當(dāng)?shù)玫降挠^測數(shù)據(jù)x,b,c,d都不小于5時,可以通過查閱下表來確定斷言“X與Y有關(guān)系”的可信程度.
P(K2≥k)
0.50
0.40
0.25
0.15
0.10
0.05
0.025
0.010
0.005
0.001
k
0.455
0.708
1.323
2.072
2.706
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
說明:當(dāng)觀測數(shù)
6、據(jù)x,b,c,d中有小于5時,需采用很復(fù)雜的精確的檢驗方法.
五、幾個典型例題:
例1 三維柱形圖中柱的高度表示的是 ?。ˋ)
A.各分類變量的頻數(shù) B.分類變量的百分比
C.分類變量的樣本數(shù) D.分類變量的具體值
例2 分類變量X和Y的列聯(lián)表如下
y1
y2
總計
x1
x
b
x+b
x2
c
d
c+d
總計
x+c
b+d
x+b+c+d
則下列說法正確的是 ?。–)
X.xd-bc越小,說明X和Y關(guān)系越弱
B.xd-bc越大,說明X和Y關(guān)系越強(qiáng)
C.(xd-bc)2越大 ,說明X和Y關(guān)系越強(qiáng)
7、D.(xd-bc)2越接近于0 ,說明X和Y關(guān)系越強(qiáng)
例3 研究人員選取170名青年男女大學(xué)生的樣本,對他們進(jìn)行一種心理測驗,發(fā)現(xiàn)有60名女生對該心理測驗中的最后一個題目的反應(yīng)是:作肯定的18名,不定的42名;男生110名在相同的項目上作肯定的有22名,否定的有88名.問:性別與態(tài)度之間是否存在某種關(guān)系?分別用圖形和獨(dú)立性檢驗的方法判斷.
解:根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)建立如下列聯(lián)表
性別
肯定
否定
總計
男生
22
88
110
女生
18
42
60
總計
40
130
170
根據(jù)列聯(lián)表中的數(shù)據(jù)得到K2=≈2.158<2.706
因此沒有充分的證據(jù)顯示“性
8、別與態(tài)度有關(guān)”.
例4 打鼾不僅影響別人休息,而且可能與患某種病癥有關(guān).下表是一次調(diào)查所得的數(shù)據(jù),試問:每一晚都打鼾與患心臟病有關(guān)嗎?
患心臟病
未患心臟病
總計
每一晚都打鼾
30
224
254
不打鼾
24
1355
1379
總計
54
1579
1633
解:根據(jù)列聯(lián)表中數(shù)據(jù),得到,
K2==68.033.
因為68.033>6.635,所以有99%的把握說,每一晚都打鼾與患心臟病有關(guān)
課后練習(xí)與提高
為了研究某種細(xì)菌隨時間x變化,繁殖的個數(shù),收集數(shù)據(jù)如下:
天數(shù)x/天
1
2
3
4
5
6
繁殖個數(shù)y/個
6
12
25
49
95
190
(1)用天數(shù)作解釋變量,繁殖個數(shù)作預(yù)報變量,作出這些數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖;
(2)試求出預(yù)報變量對解釋變量的回歸方程.(答案:所求非線性回歸方程為.)