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學習・解釋・訂正

觀察 x 範圍為 1 至 5,只因直線配適貼近,x=100 的預測就可靠嗎?

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

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高三選擇性必修 第三册(A版).pdf · 8.2 · PDF 110 / 印刷頁 105

專題 01

配對數據、回歸直線與有據預測

由配對中心化數據求最小二乘直線,解釋殘差及單位。

學完之後,你能解釋

  • 由配對中心化數據求最小二乘直線,解釋殘差及單位。
  • 區分線性關聯、非線性相依、外推及因果聲稱。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

例題 1–3:先讀完整示範;由已完成的首步接續推理;再獨立選方法,完成後才展開解答。其餘練習可於課後繼續。

01 / 鞏固#獨立練習

觀察 x 範圍為 1 至 5,只因直線配適貼近,x=100 的預測就可靠嗎?

1≤xobserved≤5; xnew=1001\le x_{observed}\le5;\ x_{new}=100
  • 保留觀察配對;唯一斜率須 Sxx>0,相關另須 Syy>0,因果聲稱須合適設計。
考點與先備課節

範圍:校本延伸 · 本題發展校本教材技能,超出 JAE 考綱明列範圍。

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
比較預測自變量及觀察範圍。
提示 2
先從這個中間關係式入手。
100∉[1,5]100\notin[1,5]
完整解答
  1. 比較預測自變量及觀察範圍。

  2. 建立並化簡此數學關係式。

    100∉[1,5]100\notin[1,5]
  3. 建立並化簡此數學關係式。

    in-range fit does not validate out-of-range form\text{in-range fit does not validate out-of-range form}
  4. 關係可能在量度範圍以外改變。

不可靠;這是遠距外推,須另有實質理據。

檢查與易錯點:關係可能在量度範圍以外改變。

推理清單・自評/教師評核
  • 比較預測自變量及觀察範圍。
  • 列出中間關係,連同限制解釋結論。
  • 關係可能在量度範圍以外改變。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

教師備課與評核

40 分鐘教案

分鐘環節教師及學生任務
5預測預測最後一個 y 值升高如何改變回歸斜率。
8建立概念示例回答:保留配對,用中心化 Sxy/Sxx;不要各欄分開排序。
10引導比較示例回答:觀察 8 減預測 7,殘差為 1。
12獨立練習與討論討論單位改變、配對反轉及平方/絕對損失的選擇。
5課末檢核與下一步課末:回歸直線不是因果證據,外推至 x=100 須另有理據。

提問順序

  • 預測最後一個 y 值升高如何改變回歸斜率。
  • 示例回答:觀察 8 減預測 7,殘差為 1。

板書發展

  • 配適配對而非分離列表
    b=Sxy/Sxx; a=yˉ−bxˉ; e=y−y^b=S_{xy}/S_{xx};\ a=\bar y-b\bar x;\ e=y-\hat y

預期正誤回答

  • 正確示例:2
  • 預期錯答:−2;預測值減觀察值,倒轉殘差次序。
  • 預期錯答:可以,變量必定獨立。;把零線性相關解釋為獨立。
  • 把殘差相減次序反轉。
  • 把相關當成獨立或因果的判別。

追問

  • 追問:觀察值減預測值。 再解釋 −2 為何不成立。
  • 追問:考慮對稱二次散點。 再解釋 可以,變量必定獨立。 為何不成立。
  • 解釋整體反應平移為何只改截距而不改殘差及斜率。

補救

  • 示例回答:保留配對,用中心化 Sxy/Sxx;不要各欄分開排序。
  • 返回首個例題,找出遺漏條件,再不看解答完成一道新題。

離堂檢核

  • 課末:回歸直線不是因果證據,外推至 x=100 須另有理據。

評核清單與作答示例

  • 表示法及條件
    保留每組配對,相除前檢查 Sxx=2>0。
  • 連貫數學推理
    對 (1,1)、(2,3)、(3,2),Sxy=1、Sxx=2,故斜率為 1/2。
  • 解釋及邊界檢查
    對稱 y=x² 散點可有 r=0,所以零相關不表示獨立。

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教材與來源說明 ↗