☰ خطة العام · الإحصاء (بالعربية)

استعمال خط الانحدار

الأسبوع 5 · Using the regression line: predicting y, the error of a prediction, extrapolation and regression from given sums · 3 دروس
2

مثال ثانٍ بأعداد عشرية وقيم سالبة: شكل الانتشار والخط وتنبؤان

Statistics Sec 3 Term 1, Unit 1, Lesson 2
Goalأحلّ انحدارًا لبيانات عشرية وقيم سالبة، وأرسم شكل الانتشار والخط، وأجري تنبؤين.
New words
قيمة سالبة · هنا خسارة يومية: الربح أقل من صفر جنيهالجزء المقطوع a · قد يكون سالبًا؛ وهو قيمة الخط عند ⁦x = ٠‎⁩ فقطمجاميع عشرية · نحتفظ بكل الأرقام حتى الخطوة الأخيرة
Explanation

البيانات الحقيقية ليست دائمًا أعدادًا صحيحة، وبعض قيمها سالب. يسجّل كشك عصير أعلى درجة حرارة في اليوم x (°C) وربح اليوم y (بالجنيه) لسبعة أيام. وفي أبرد الأيام يخسر الكشك فتكون y سالبة. والطريقة لا تتغير: نبدأ بالمجاميع وفيها كسور عشرية كما في الجدول (⁦n = ٧‎⁩ و⁦Σx = ١٨٧٫٥‎⁩ و⁦Σy = ٣٥٠‎⁩ و⁦Σxy = ١١٨٢٧٫٥‎⁩ و⁦Σx² = ٥٢٣١٫٧٥‎⁩). ثم ⁦b = (٧‎ × ١١٨٢٧٫٥‎ − ١٨٧٫٥‎ × ٣٥٠‎) ÷ (٧‎ × ٥٢٣١٫٧٥‎ − ١٨٧٫٥‎²) = ١٧١٦٧٫٥‎ ÷ ١٤٦٦‎ = ١١٫٧١٠٤‎⁩ و⁦a = (٣٥٠‎ − ١١٫٧١٠٤‎ × ١٨٧٫٥‎) ÷ ٧‎ = −٢٦٣٫٦٧‎⁩. والخط ⁦ŷ = −٢٦٣٫٦٧‎ + ١١٫٧١٠٤‎x⁩. وليست قيمة a السالبة خطأً: فهي قيمة الخط عند صفر °C، بعيدًا إلى يسار بياناتنا. ولأن النقاط قريبة جدًّا من خط (⁦r = ٠٫٩٨٣٤‎⁩) فالخط يلائمها جيدًا؛ كل درجة حرارة إضافية تزيد الربح المتوقع بنحو ١١٫٧١ جنيهًا.

الحرارة x (°C)الربح y (جنيه)⁦xy⁩⁦x²⁩⁦y²⁩
⁦18.5⁩⁦−45⁩⁦−832.5⁩⁦342.25⁩⁦2025⁩
⁦21⁩⁦−20⁩⁦−420⁩⁦441⁩⁦400⁩
⁦24.5⁩⁦25⁩⁦612.5⁩⁦600.25⁩⁦625⁩
⁦27⁩⁦40⁩⁦1080⁩⁦729⁩⁦1600⁩
⁦29.5⁩⁦105⁩⁦3097.5⁩⁦870.25⁩⁦11025⁩
⁦32⁩⁦95⁩⁦3040⁩⁦1024⁩⁦9025⁩
⁦35⁩⁦150⁩⁦5250⁩⁦1225⁩⁦22500⁩
⁦Σx = 187.5⁩⁦Σy = 350⁩⁦Σxy = 11827.5⁩⁦Σx² = 5231.75⁩⁦Σy² = 47200⁩
Worked examples
xy1618202224262830323436−80080160
شكل انتشار بقيم سالبة. يمتد المحور الرأسي من ⁦−٨٠‎⁩ إلى ⁦١٨٠‎⁩ فيقطع المحور الأفقي (⁦y = ٠‎⁩) الشكل؛ والنقطتان الأوليان تحته وهما الخسارتان. ويصعد الخط من أسفل اليسار إلى أعلى اليمين عبر النقاط.
التنبؤ الأول داخل المدى: يوم أعلى حرارة فيه ⁦٢٢‎⁩ °C. ⁦ŷ = −٢٦٣٫٦٧‎ + ١١٫٧١٠٤‎ × ٢٢‎ = −٢٦٣٫٦٧‎ + ٢٥٧٫٦٣‎ = −٦٫٠٤‎⁩. يُتوقع أن يخسر الكشك نحو ٦ جنيهات: فالتنبؤ السالب هنا خسارة لا خطأ.
التنبؤ الثاني: ⁦٣٣٫٥‎⁩ °C. ⁦ŷ = −٢٦٣٫٦٧‎ + ١١٫٧١٠٤‎ × ٣٣٫٥‎ = −٢٦٣٫٦٧‎ + ٣٩٢٫٣٠‎ = ١٢٨٫٦٣‎⁩ جنيهًا. وكل من ٢٢ و٣٣٫٥ بين أدنى درجة (١٨٫٥) وأعلاها (٣٥) فالتنبؤان داخل المدى.
Class activity

يقول صديق: «الخط يقول إن الكشك يخسر ٢٦٣٫٦٧ جنيهًا عند صفر °C، فنعرف خسارته في الشتاء». اكتب جملتين تشرحان لماذا هذا غير موثوق (فكّر في مدى x في بياناتنا وفيما يحدث لكشك عصير في البرد).

Practice
1
تنبأ بربح يوم أعلى حرارة فيه ⁦٢٦‎⁩ °C.
2
عند ⁦٢٤٫٥‎⁩ °C ربح الكشك ٢٥ جنيهًا. أوجد ⁦ŷ⁩ والخطأ.
3
عند أي درجة حرارة يعطي الخط ربحًا يساوي صفرًا تمامًا؟
4
ماذا يعني ⁦b = ١١٫٧١٠٤‎⁩ هنا مع وحدته؟
5
لماذا لا بأس بأن تكون a سالبة، ولكن لا يصح أن نسأل الخط عن الربح عند ⁦٥‎⁩ °C؟