(17)(本小题满分 13 分,(I)小问 9分,(II)…——2013 高考数学第 17 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·文)

2013 全国 第 17 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·文)

(17)(本小题满分 13 分,(I)小问 9分,(II)、(III)小问各2分)
从某居民区随机抽取 10 个家庭,获得第 $i$ 个家庭的月收入 $x_{i}$(单位:千元)与月储蓄 $y_{i}$(单位:千元)的数据资料,算得 $\sum_{i=1}^{10} x_{i}=80, \sum_{i=1}^{10} y_{i}=20, \sum_{i=1}^{10} x_{i} y_{i}=184$,

$$ \sum_{i=1}^{10} x_{i}^{2}=720 $$

(I)求家庭的月储蓄 $y$ 对月收入 $x$ 的线性回归方程 $y=b x+a$;
(II)判断变量 $x$ 与 $y$ 之间是正相关还是负相关;
(III)若该居民区某家庭月收入为 7 千元,预测该家庭的月储蓄.

附:线性回归方程 $y=b x+a$ 中,$b=\frac{\sum_{i=1}^{n} x_{i} y_{i}-\overline{n x} \bar{y}}{\sum_{i=1}^{n} x_{i}^{2}-\bar{n} \bar{x}^{2}}, a=\bar{y}-\overline{b x}$,其中 $\bar{x}, \bar{y}$ 为样本平均值,线性回归方程也可写为 $\hat{y}=\hat{b} x+\hat{a}$.

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(I)由题意知 $n=10$,首先计算样本平均数:
$$ \bar{x} = \frac{1}{10}\sum_{i=1}^{10} x_i = \frac{80}{10} = 8 $$
$$ \bar{y} = \frac{1}{10}\sum_{i=1}^{10} y_i = \frac{20}{10} = 2 $$

根据最小二乘法公式计算回归系数 $\hat{b}$:
$$ \hat{b} = \frac{\sum_{i=1}^{n} x_i y_i - n\bar{x}\bar{y}}{\sum_{i=1}^{n} x_i^2 - n\bar{x}^2} $$
代入已知数据 $\sum_{i=1}^{10} x_i y_i = 184$,$\sum_{i=1}^{10} x_i^2 = 720$:
$$ \hat{b} = \frac{184 - 10 \times 8 \times 2}{720 - 10 \times 8^2} = \frac{184 - 160}{720 - 640} = \frac{24}{80} = 0.3 $$

计算 $\hat{a}$:
$$ \hat{a} = \bar{y} - \hat{b}\bar{x} = 2 - 0.3 \times 8 = 2 - 2.4 = -0.4 $$

故所求线性回归方程为 $y = 0.3x - 0.4$。

(II)由(I)可知,回归直线的斜率 $\hat{b} = 0.3 > 0$。
因为斜率为正,说明变量 $y$ 随变量 $x$ 的增加而增加,所以变量 $x$ 与 $y$ 之间是正相关。

(III)将 $x=7$ 代入回归方程 $y = 0.3x - 0.4$ 中:
$$ y = 0.3 \times 7 - 0.4 = 2.1 - 0.4 = 1.7 $$
即预测该家庭的月储蓄为 1.7 千元。

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