教科書のデータ
x: 1, 2, 3, 4, 5; y: 2, 4, 5, 4, 5和は Σx = 15、Σy = 20、Σxy = 66、Σx² = 55、n = 5 です。傾きは 30/50 = 0.6、切片は 11/5 = 2.2 なので、直線は y = 0.6x + 2.2。残差は -0.8、0.6、1、-0.6、-0.2 で合計は 0、その2乗の合計は 2.4 です。相関は r = √15/5、およそ 0.7746 で、強い正の相関です。
点に最もよく当てはまる回帰直線を正確に。r と計算の全手順つき。
最終更新
Coddy の数学コースは解き方そのものを教えます。対話式のボードで一手ずつ進め、どこで手順が狂ったのかを正確に教えてくれます。
実際のデータが1本の直線にぴったり並ぶことはないので、どんな直線を引いてもほとんどの点からはずれます。そのずれの一つひとつが残差です。実際の y から、直線が予測する y を引いたものです。線形回帰は残差をすべて2乗して合計し、その合計が最も小さくなる直線を1本選びます。これが最小二乗法による回帰直線で、x の値がすべて同じでないかぎり、どんな点の集まりにもちょうど1本だけ存在します。
求めるのに必要な数は5つです。個数 n と、x、y、xy、x² それぞれの和。傾きは m = (nΣxy − ΣxΣy) / (nΣx² − (Σx)²)、切片は b = (Σy − mΣx) / n です。このページはその和の表を作り、あなたの数を両方の式に代入し、計算を1行ずつ見せます。先生が確かめるのはその表だからです。
傾きと切片は正確な分数のまま保ちます。整数、小数、分数でできたデータなら、傾きと切片はつねに有理数です。だから傾き 162/35 は 162/35 と表示し、それを丸めた 4.6286 とは書きません。相関係数 r は平方根なので、根号の形で示し、隣に小数を添えます。コピーボタンを押せば、スプレッドシートにそのまま使える小数の直線が得られます。
各点を1行にし、x、y、xy、x² の4列を書きます。各列を合計し、点の数を数えます。x = 1, 2, 3, 4, 5、y = 2, 4, 5, 4, 5 なら n = 5、Σx = 15、Σy = 20、Σxy = 66、Σx² = 55 です。
m = (nΣxy − ΣxΣy) / (nΣx² − (Σx)²)。ここでは (5 × 66 − 15 × 20) / (5 × 55 − 15²) = 30 / 50 = 0.6 です。短い小数にならないときは分数のまま保ってください。
b = (Σy − mΣx) / n。ここでは (20 − 0.6 × 15) / 5 = 11/5 = 2.2 です。丸めた傾きではなく、前の手順で出た正確な傾きを使います。
y = 0.6x + 2.2。平均の点 (3, 4) を通るか確かめます。0.6 × 3 + 2.2 = 4。通らなければ、どれかの和が間違っています。
r を求めるか、残差を見ます。ここでは r = √15/5、およそ 0.7746 で、残差は -0.8、0.6、1、-0.6、-0.2、その2乗の合計は 2.4 です。
各行は、上の計算ツールに入力したデータ1組です。傾きと切片は正確な値で、r は根号の形と小数で示しています。
| x の値 | y の値 | 回帰直線 | r | r² |
|---|---|---|---|---|
| 1, 2, 3, 4, 5 | 2, 4, 5, 4, 5 | y = 0.6x + 2.2 | √15/5 ≈ 0.7746 | 0.6 |
| 0, 1, 2, 3 | 7, 5, 3, 1 | y = -2x + 7 | -1 | 1 |
| 2, 4, 6, 8, 10 | 3, 7, 8, 12, 15 | y = 1.45x + 0.3 | 29√215/430 ≈ 0.9889 | 841/860 |
| 1, 2, 3, 4, 5, 6 | 52, 58, 61, 67, 70, 76 | y = (162/35)x + 47.8 | 9√15/35 ≈ 0.9959 | 243/245 |
| 1, 2, 3, 4, 5 | 3, 1, 4, 1, 5 | y = 0.4x + 1.6 | √2/4 ≈ 0.3536 | 0.125 |
| 1, 3 | 2, 8 | y = 3x - 1 | 1 | 1 |
| -2, -1, 0, 1, 2 | 4, 1, 0, 1, 4 | y = 2 | 0 | 0 |
x: 1, 2, 3, 4, 5; y: 2, 4, 5, 4, 5和は Σx = 15、Σy = 20、Σxy = 66、Σx² = 55、n = 5 です。傾きは 30/50 = 0.6、切片は 11/5 = 2.2 なので、直線は y = 0.6x + 2.2。残差は -0.8、0.6、1、-0.6、-0.2 で合計は 0、その2乗の合計は 2.4 です。相関は r = √15/5、およそ 0.7746 で、強い正の相関です。
x: 1, 2, 3, 4, 5, 6; y: 52, 58, 61, 67, 70, 76平均は 3.5 時間と 64 点です。傾きは 162/35、1時間あたりおよそ 4.63 点で、切片は 64 − (162/35) × 3.5 = 47.8。よって y = (162/35)x + 47.8、r ≈ 0.9959 です。4.5 時間では 2402/35、およそ 68.63 点と予測します。12 時間では、100 点満点のテストでおよそ 103.34 点と予測します。データが支えられない外挿です。
x: 0, 1, 2, 3; y: 7, 5, 3, 1x が1増えるごとに y は2減るので、点はちょうど y = -2x + 7 の上にあります。計算ツールはこの直線を見つけ、残差はすべて 0、残差平方和も 0、r = -1 です。完全な負の相関です。
x: 2, 4, 6, 8, 10; y: 3, 7, 8, 12, 15直線は y = 1.45x + 0.3、r ≈ 0.9889 で、平均の点 (6, 9) を通ります。データの内側にある x = 7 では 10.45 と予測し、これは当てはまりの良さと同じくらい信頼できる内挿です。x = 60 では 87.3 と予測しますが、最後の点から 50 も離れていて、その先も傾向が続くことを示すものはデータに何もありません。
x: 0, 1, 2, 3, 4, 5; y: 0, 1, 4, 9, 16, 25回帰直線は y = 5x - 10/3、r ≈ 0.9599 で、とても良さそうに見えます。残差は 10/3、-2/3、-8/3、-8/3、-2/3、10/3。両端で正、真ん中で負です。この U 字形は点が曲線上にあることを意味し、二次回帰なら y = x² とぴったり当てはまります。