数学建模 建立统计模型进行预测(共34张PPT)
文档属性
| 名称 | 数学建模 建立统计模型进行预测(共34张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教A版（2019） | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-25 10:18:57 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
建立统计模型进行预测
数学建模
2022
内容索引
01
02
合作探究 释疑解惑
随堂练习
课标定位素养阐释
1.了解建立统计模型进行预测的一般流程.
2.会用数学建模思想解决一些简单问题.
3.培养数学建模、数学运算和数据分析的核心素养.
合作探究 释疑解惑
探究一
利用数学建模求经验回归方程
【例1】 下面给出了根据某地2014~2020年水果人均占有量y(单位:kg)和年份代码x绘制的散点图和经验回归方程的残差图(2014~2020年的年份代码x分别为1~7).
某地2014~2020年水果人均占有量散点图
某地2014~2020年水果人均占有量残差图
解:(1)根据散点图可知,散点均匀地分布在一条直线附近,且随着x的增大y增大,故y与x成线性相关,且为正相关.
求经验回归方程的三个步骤:
(1)画散点图:由样本点是否呈条状分布来判断两个量是否具有线性相关关系.
(2)求回归系数:若存在线性相关关系,则求回归系数.
(3)写出经验回归方程.
【变式训练1】 下表是高二年级某名学生连续5次月考的历史、政治的成绩:
月份 9 10 11 12 1
历史x/分 79 81 83 85 87
政治y/分 77 79 79 82 83
(1)求该生5次月考历史成绩的平均分和政治成绩的方差;
(2)一般来说,学生的历史成绩与政治成绩有较强的线性相关性,
探究二
通过数学建模对实际问题进行预测
【例2】 某公司为确定下一年度投入某种产品的宣传费,需了解年宣传费对年销售量(单位:t)的影响.该公司对近5年的年宣传费和年销售量数据进行了研究,发现年宣传费x(单位:万元)和年销售量y(单位:t)具有线性相关关系,并对数据作了初步处理,得到下面的一些统计量的值.
x/万元 2 4 5 3 6
y/t 2.5 4 4.5 3 6
(1)根据表中数据建立年销售量y关于年宣传费x的经验回归方程;
(2)已知这种产品的年利润z与x,y的关系为z=y-0.05x2-1.85,根据(1)中的结果回答下列问题:
①当年宣传费为10万元时,年销售量及年利润的预测值是多少
②估算该公司应该投入多少宣传费,才能使得年利润与年宣传费的比值最大.
(2)①由(1)知,当x=10时,年销售量y的预测值y=0.85×10+0.6=9.1,
年利润z的预测值z=9.1-0.05×100-1.85=2.25.
【变式训练2】 随着网络的发展,网上购物越来越受到人们的喜爱,各大购物网站为增加收入,促销策略越来越多样化,促销费用也不断增加,下表是某购物网站1~8月促销费用(单位:万元)和产品销量(单位:万件)的具体数据:
月份 1 2 3 4 5 6 7 8
促销费用x 2 3 6 10 13 21 15 18
产品销量y 1 1 2 3 3.5 5 4 4.5
(1)根据数据绘制出散点图,根据散点图能够看出可用线性回归模型拟合y与x的关系吗 请用样本相关系数r加以说明;(系数精确到0.01)
(2)建立y关于x的经验回归方程 (系数精确到0.01);如果该公司计划在9月份实现产品销量不低于6万件,预测至少需要投入促销费用多少万元.(结果精确到0.01)
解:(1)根据数据绘制散点图如下,
从散点图可以看出这些点大致分布在一条直线附近,并且在逐步上升,
所以可用线性回归模型拟合y与x的关系.
随堂练习
1.“关注夕阳,爱老敬老”,某企业从2014年开始每年向某敬老院捐赠物资和现金,如表记录了该企业第x年(2014年是第一年)捐赠的现金数y(单位:万元).
若由表中数据得到y关于x的经验回归方程是 =mx+0.35,则可预测2021年捐赠的现金是( )
A.5.95万元 B.5.25万元
C.5.2万元 D.5万元
x 3 4 5 6
y 2.5 3 4 4.5
答案:A
2.某食品研究部门为了解一种酒品的储藏年份与芳香度之间的相关关系,在市场上收集了一部分不同年份的该酒品,并测定了其芳香度如表.
由最小二乘法得到经验回归方程 =1.03x+1.13,但不小心在检测后滴到表格上一滴检测液,污损了一个数据,请你推测该数据为( )
A.6.5 B.6.6
C.6.7 D.6.8
年份x 1 3 4 5 7
芳香度y 1.1 4.8 5.45 ■ 8.3
答案:B
3.已知变量x,y之间具有较强的线性相关性,测得它们的四组数据如表所示:
答案:B
4.恩格尔系数(Engel’s Coefficient)是食品支出总额占个人消费支出总额的比重,恩格尔系数越小,消费结构越完整,生活水平越高,某学校社会调查小组得到如下数据:
若y与x之间有线性相关关系,某人年个人消费支出总额为2.6万元,据此估计其恩格尔系数为 .
年个人消费支出总额x/万元 1 1.5 2 2.5 3
恩格尔系数y 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1
答案:0.26
5.某出版社为了研究印刷单册书籍的成本y(单位:元)与印刷册数x(单位:千册)之间的关系,在印制某种书籍时进行了统计,相关数据见下表:
印刷册数x/千册 2 3 4 5 8
单册成本y/元 3.2 2.4 2 1.9 1.7
(1)为了评价两种模型的拟合效果,完成以下任务.
①完成下表(计算结果精确到0.1);
②分别计算模型甲与模型乙的残差平方和Q1及Q2,并比较Q1,Q2的大小,判断哪个模型拟合效果更好.
(2)该书上市之后,受到广大读者热烈欢迎,不久便售罄,于是该出版社决定进行二次印刷.根据市场调查,新需求量为8千册(概率0.7)或16千册(概率0.3),若该出版社以每册5元的价格将书籍出售给订货商,估计该出版社二次印刷8千册还是16千册能获得更多利润 (按(1)中拟合效果较好的模型计算印刷单册书的成本)
解:(1)①经计算,可得下表:
②模型甲的残差平方和为Q1=0.12+(-0.1)2+0.12=0.03,
模型乙的残差平方和为Q2=0.12=0.01,
故Q1>Q2,模型乙的拟合效果更好.
(2)若二次印刷8千册,则估计出版社获利为(5-1.7)×8 000×0.7=18 480(元),
若二次印刷16千册,由(1)可知,单册书印刷成本为 +1.6=1.625(元),
则估计出版社获利为(5-1.625)×16 000×0.3=16 200(元),
又18 480>16 200,
故出版社印刷8千册能获得更多利润.
本 课 结 束
建立统计模型进行预测
数学建模
2022
内容索引
01
02
合作探究 释疑解惑
随堂练习
课标定位素养阐释
1.了解建立统计模型进行预测的一般流程.
2.会用数学建模思想解决一些简单问题.
3.培养数学建模、数学运算和数据分析的核心素养.
合作探究 释疑解惑
探究一
利用数学建模求经验回归方程
【例1】 下面给出了根据某地2014~2020年水果人均占有量y(单位:kg)和年份代码x绘制的散点图和经验回归方程的残差图(2014~2020年的年份代码x分别为1~7).
某地2014~2020年水果人均占有量散点图
某地2014~2020年水果人均占有量残差图
解:(1)根据散点图可知,散点均匀地分布在一条直线附近,且随着x的增大y增大,故y与x成线性相关,且为正相关.
求经验回归方程的三个步骤:
(1)画散点图:由样本点是否呈条状分布来判断两个量是否具有线性相关关系.
(2)求回归系数:若存在线性相关关系,则求回归系数.
(3)写出经验回归方程.
【变式训练1】 下表是高二年级某名学生连续5次月考的历史、政治的成绩:
月份 9 10 11 12 1
历史x/分 79 81 83 85 87
政治y/分 77 79 79 82 83
(1)求该生5次月考历史成绩的平均分和政治成绩的方差;
(2)一般来说,学生的历史成绩与政治成绩有较强的线性相关性,
探究二
通过数学建模对实际问题进行预测
【例2】 某公司为确定下一年度投入某种产品的宣传费,需了解年宣传费对年销售量(单位:t)的影响.该公司对近5年的年宣传费和年销售量数据进行了研究,发现年宣传费x(单位:万元)和年销售量y(单位:t)具有线性相关关系,并对数据作了初步处理,得到下面的一些统计量的值.
x/万元 2 4 5 3 6
y/t 2.5 4 4.5 3 6
(1)根据表中数据建立年销售量y关于年宣传费x的经验回归方程;
(2)已知这种产品的年利润z与x,y的关系为z=y-0.05x2-1.85,根据(1)中的结果回答下列问题:
①当年宣传费为10万元时,年销售量及年利润的预测值是多少
②估算该公司应该投入多少宣传费,才能使得年利润与年宣传费的比值最大.
(2)①由(1)知,当x=10时,年销售量y的预测值y=0.85×10+0.6=9.1,
年利润z的预测值z=9.1-0.05×100-1.85=2.25.
【变式训练2】 随着网络的发展,网上购物越来越受到人们的喜爱,各大购物网站为增加收入,促销策略越来越多样化,促销费用也不断增加,下表是某购物网站1~8月促销费用(单位:万元)和产品销量(单位:万件)的具体数据:
月份 1 2 3 4 5 6 7 8
促销费用x 2 3 6 10 13 21 15 18
产品销量y 1 1 2 3 3.5 5 4 4.5
(1)根据数据绘制出散点图,根据散点图能够看出可用线性回归模型拟合y与x的关系吗 请用样本相关系数r加以说明;(系数精确到0.01)
(2)建立y关于x的经验回归方程 (系数精确到0.01);如果该公司计划在9月份实现产品销量不低于6万件,预测至少需要投入促销费用多少万元.(结果精确到0.01)
解:(1)根据数据绘制散点图如下,
从散点图可以看出这些点大致分布在一条直线附近,并且在逐步上升,
所以可用线性回归模型拟合y与x的关系.
随堂练习
1.“关注夕阳,爱老敬老”,某企业从2014年开始每年向某敬老院捐赠物资和现金,如表记录了该企业第x年(2014年是第一年)捐赠的现金数y(单位:万元).
若由表中数据得到y关于x的经验回归方程是 =mx+0.35,则可预测2021年捐赠的现金是( )
A.5.95万元 B.5.25万元
C.5.2万元 D.5万元
x 3 4 5 6
y 2.5 3 4 4.5
答案:A
2.某食品研究部门为了解一种酒品的储藏年份与芳香度之间的相关关系,在市场上收集了一部分不同年份的该酒品,并测定了其芳香度如表.
由最小二乘法得到经验回归方程 =1.03x+1.13,但不小心在检测后滴到表格上一滴检测液,污损了一个数据,请你推测该数据为( )
A.6.5 B.6.6
C.6.7 D.6.8
年份x 1 3 4 5 7
芳香度y 1.1 4.8 5.45 ■ 8.3
答案:B
3.已知变量x,y之间具有较强的线性相关性,测得它们的四组数据如表所示:
答案:B
4.恩格尔系数(Engel’s Coefficient)是食品支出总额占个人消费支出总额的比重,恩格尔系数越小,消费结构越完整,生活水平越高,某学校社会调查小组得到如下数据:
若y与x之间有线性相关关系,某人年个人消费支出总额为2.6万元,据此估计其恩格尔系数为 .
年个人消费支出总额x/万元 1 1.5 2 2.5 3
恩格尔系数y 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1
答案:0.26
5.某出版社为了研究印刷单册书籍的成本y(单位:元)与印刷册数x(单位:千册)之间的关系,在印制某种书籍时进行了统计,相关数据见下表:
印刷册数x/千册 2 3 4 5 8
单册成本y/元 3.2 2.4 2 1.9 1.7
(1)为了评价两种模型的拟合效果,完成以下任务.
①完成下表(计算结果精确到0.1);
②分别计算模型甲与模型乙的残差平方和Q1及Q2,并比较Q1,Q2的大小,判断哪个模型拟合效果更好.
(2)该书上市之后,受到广大读者热烈欢迎,不久便售罄,于是该出版社决定进行二次印刷.根据市场调查,新需求量为8千册(概率0.7)或16千册(概率0.3),若该出版社以每册5元的价格将书籍出售给订货商,估计该出版社二次印刷8千册还是16千册能获得更多利润 (按(1)中拟合效果较好的模型计算印刷单册书的成本)
解:(1)①经计算,可得下表:
②模型甲的残差平方和为Q1=0.12+(-0.1)2+0.12=0.03,
模型乙的残差平方和为Q2=0.12=0.01,
故Q1>Q2,模型乙的拟合效果更好.
(2)若二次印刷8千册,则估计出版社获利为(5-1.7)×8 000×0.7=18 480(元),
若二次印刷16千册,由(1)可知,单册书印刷成本为 +1.6=1.625(元),
则估计出版社获利为(5-1.625)×16 000×0.3=16 200(元),
又18 480>16 200,
故出版社印刷8千册能获得更多利润.
本 课 结 束