☰ Year plan · Statistics (Arabic)

الانحدار وخط المربعات الصغرى

Week 4 · Regression: predicting y from x, simple linear regression y = a + bx and the least squares method · 3 lessons
1

من الارتباط إلى التنبؤ: ما الانحدار وأنواعه الثلاثة (الخطي البسيط والمتعدد وغير الخطي)

Statistics Sec 3 Term 1, Unit 1, Lesson 2
Goalأبيّن ما الانحدار، وأسمّي أنواعه الثلاثة، وأرى لماذا ندرس هنا الانحدار الخطي البسيط فقط.
New words
الانحدار · إيجاد قاعدة تقدّر أحد المتغيرين من الآخرالمتغير التابع والمتغير المستقل · y هو المتغير الذي نتنبأ به (تابع)، و x هو المستعمل للتنبؤ (مستقل)خط الانحدار · الخط المستقيم ⁦ŷ = a + bx⁩ المستعمل في التنبؤ
Explanation

يخبرنا الارتباط إلى أي حد يسير متغيران معًا. لكننا كثيرًا ما نريد أكثر: أن نتنبأ. كم درجة يتوقع أن ينالها تلميذ بعد أربع ساعات من المراجعة؟ يجد الانحدار قاعدة، أي معادلة، تقدّر أحد المتغيرين من الآخر. والمتغير الذي نتنبأ به هو المتغير التابع y، والذي نستعمله هو المتغير المستقل x. وللانحدار ثلاثة أنواع. الانحدار الخطي البسيط يستعمل x واحدًا وخطًّا مستقيمًا ⁦ŷ = a + bx⁩. والانحدار المتعدد يتنبأ بـ y من عدة متغيرات معًا (الدرجة من ساعات المراجعة وساعات النوم). والانحدار غير الخطي يستعمل منحنى (تربيعيًّا أو أسّيًّا وغيرهما) حين تنحني النقاط. وندرس في هذا المقرر النوع الخطي البسيط فقط، وهو يلائم البيانات جيدًا حين تكوّن النقاط شريطًا ضيقًا، أي حين تكون ⁦|r|⁩ قريبة من ⁦١‎⁩. ويبيّن الشكل ثمانية تلاميذ وخطًّا يلائمهم جيدًا؛ وسنتعلم في الدرسين القادمين كيف نجد خطًّا كهذا. ونقرؤه هكذا: من ⁦x = ٤‎⁩ ساعات نصعد إلى الخط ثم نذهب جانبًا إلى y، فنجد نحو ١٣٫٧ درجة. وانتبه إلى الاتجاه: هذا الخط يتنبأ بـ y من x. وللتنبؤ بـ x من y نحتاج إلى خط آخر.

xy0123456748121620
Worked examples
قراءة التنبؤات. للخط في الشكل ⁦ŷ = ٥٫٨٥٢٥‎ + ١٫٩٦٧٢‎x⁩. التلميذ الذي راجع ٤ ساعات يُتوقع أن ينال ⁦٥٫٨٥٢٥‎ + ١٫٩٦٧٢‎ × ٤‎ = ١٣٫٧٢‎⁩ درجة، ومن راجع ٢٫٥ ساعة ⁦١٠٫٧٧‎⁩ درجة. وهذه تقديرات: فالتلاميذ الحقيقيون ينتشرون حول الخط.
ثلاثة أنواع وثلاث مسائل. (أ) درجة التلميذ من ساعات المراجعة وحدها: خطي بسيط. (ب) الدرجة من ساعات المراجعة وساعات النوم: متعدد. (ج) ارتفاع نبات فول خلال ٣٠ يومًا حين تنحني النقاط إلى أعلى كالمنحنى: غير خطي.
xy0123456748121620AB
الاتجاه مهم. للتلاميذ الثمانية أنفسهم، الخط الذي يتنبأ بالدرجة من الساعات هو الخط A (⁦y = ٥٫٨٥٢٥‎ + ١٫٩٦٧٢‎x⁩). والخط الذي يتنبأ بالساعات من الدرجة هو ⁦x = −٢٫٦١٩٧‎ + ٠٫٤٧٨٧‎y⁩؛ وإذا رُسم y مقابل x فهو الخط B (⁦y = ٥٫٤٧٢٢‎ + ٢٫٠٨٨٩‎x⁩) وهو خط مختلف. فلدرجة ١٤ تعطي معادلة الخط B القيمة ⁦x = ٤٫٠٨‎⁩ ساعة، بينما يعطي الخط A عند ⁦x = ٤٫٠٨‎⁩ الدرجة ⁦١٣٫٨٨‎⁩ لا ⁦١٤‎⁩.
Class activity

فكّر في كمية تريد التنبؤ بها (زمن المشي إلى المدرسة، أو عدد أكواب الشاي في اليوم). سمِّ المتغير الذي تستعمله للتنبؤ بها، وقل أيهما x وأيهما y، وهل يلزم متغير واحد أم عدة متغيرات.

Practice
1
يتنبأ مخبز بعدد الأرغفة المبيعة في اليوم من درجة الحرارة وحدها. ما نوع الانحدار؟
2
نقاط ارتفاع نبات مقابل عمره تنحني إلى أعلى بشدة. هل الخط المستقيم نموذج جيد؟
3
تتنبأ مدرسة بالدرجة النهائية لتلميذ من ساعات المراجعة ومن الحضور. ما هذا النوع؟
4
تشكّل النقاط سحابة بلا شكل مع ⁦r = ٠٫٠٥‎⁩. هل تستعمل خط انحدار للتنبؤ بـ y؟
5
عندما نتنبأ بالمسافة التي يرميها تلميذ من عدد أسابيع التدريب، ما المتغير التابع؟