Корреляция между насыщением крови кислородом и объемом эритроцитов при силикозе

Photo
решение

Конечно, давайте решим эту задачу по шагам.

1. График рассеяния

График рассеяния (или точечная диаграмма) строится путем нанесения каждой пары значений (X, Y) как точки на координатной плоскости. Ось X представляет значения первого теста (память), а ось Y — значения второго теста (логическое мышление).

К сожалению, я не могу нарисовать график здесь, но вы можете легко сделать это вручную или с помощью программного обеспечения, такого как Excel, Python (с библиотеками matplotlib или seaborn) или R.

2. Коэффициент корреляции

Коэффициент корреляции Пирсона (r) измеряет силу и направление линейной связи между двумя переменными. Формула для расчета r:

$r = \frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2} \sqrt{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}}$

где:
- $X_i$ и $Y_i$ — отдельные значения X и Y,
- $\bar{X}$ и $\bar{Y}$ — средние значения X и Y,
- $n$ — количество пар значений.

Давайте рассчитаем это:

  1. Средние значения:

    • $\bar{X} = \frac{5+8+7+10+4+7+9+6+8+6}{10} = \frac{70}{10} = 7$
    • $\bar{Y} = \frac{7+9+6+9+6+7+10+7+6+8}{10} = \frac{75}{10} = 7.5$
  2. Вычислим числитель:
    $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y}) = (5-7)(7-7.5) + (8-7)(9-7.5) + (7-7)(6-7.5) + (10-7)(9-7.5) + (4-7)(6-7.5) + (7-7)(7-7.5) + (9-7)(10-7.5) + (6-7)(7-7.5) + (8-7)(6-7.5) + (6-7)(8-7.5) = (-2)(-0.5) + (1)(1.5) + (0)(-1.5) + (3)(1.5) + (-3)(-1.5) + (0)(-0.5) + (2)(2.5) + (-1)(-0.5) + (1)(-1.5) + (-1)(0.5) = 1 + 1.5 + 0 + 4.5 + 4.5 + 0 + 5 + 0.5 - 1.5 - 0.5 = 15$

  3. Вычислим знаменатель:

    • $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2 = (5-7)^2 + (8-7)^2 + (7-7)^2 + (10-7)^2 + (4-7)^2 + (7-7)^2 + (9-7)^2 + (6-7)^2 + (8-7)^2 + (6-7)^2 = 4 + 1 + 0 + 9 + 9 + 0 + 4 + 1 + 1 + 1 = 30$
    • $\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2 = (7-7.5)^2 + (9-7.5)^2 + (6-7.5)^2 + (9-7.5)^2 + (6-7.5)^2 + (7-7.5)^2 + (10-7.5)^2 + (7-7.5)^2 + (6-7.5)^2 + (8-7.5)^2 = 0.25 + 2.25 + 2.25 + 2.25 + 2.25 + 0.25 + 6.25 + 0.25 + 2.25 + 0.25 = 18.5$
  4. Рассчитаем r:
    $r = \frac{15}{\sqrt{30} \sqrt{18.5}} = \frac{15}{\sqrt{555}} \approx \frac{15}{23.558} \approx 0.637$

Таким образом, коэффициент корреляции примерно равен 0.637.

3. Уравнение регрессии

Уравнение регрессии имеет вид:

$Y = a + bX$

где:
- $b$ — наклон линии регрессии,
- $a$ — точка пересечения с осью Y.

Формулы для расчета $a$ и $b$:

$b = r \frac{S_Y}{S_X}$

$a = \bar{Y} - b\bar{X}$

где $S_Y$ и $S_X$ — стандартные отклонения Y и X соответственно.

  1. Стандартные отклонения:

    • $S_X = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{30}{9}} \approx \sqrt{3.333} \approx 1.826$
    • $S_Y = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{18.5}{9}} \approx \sqrt{2.056} \approx 1.434$
  2. Рассчитаем b:
    $b = 0.637 \cdot \frac{1.434}{1.826} \approx 0.637 \cdot 0.785 \approx 0.500$

  3. Рассчитаем a:
    $a = 7.5 - 0.500 \cdot 7 = 7.5 - 3.5 = 4$

Таким образом, уравнение регрессии:

$Y = 4 + 0.5X$

Итог:

  • График рассеяния: постройте точки (X, Y) на графике.
  • Коэффициент корреляции: $r \approx 0.637$
  • Уравнение регрессии: $Y = 4 + 0.5X$

Надеюсь, это поможет!

Определить коэффициента корреляции между насыщением крови кислородом (X) и объемом одного эритроцита (Y) у больных силикозом. Построить график рассеяния и найти уравнение регрессии.
X 94,3 94,0 93,8 93,0 92,5 92,0 92,0 92,0 91,3 91,0 90,8
Y 78 90 108 114 130 118 130 140 140 138 144

Конечно, давайте решим эту задачу по шагам.

1. График рассеяния

График рассеяния строится путем нанесения каждой пары значений (X, Y) как точки на координатной плоскости. Ось X представляет значения насыщения крови кислородом, а ось Y — значения объема одного эритроцита.

К сожалению, я не могу нарисовать график здесь, но вы можете легко сделать это вручную или с помощью программного обеспечения, такого как Excel, Python (с библиотеками matplotlib или seaborn) или R.

2. Коэффициент корреляции

Коэффициент корреляции Пирсона (r) измеряет силу и направление линейной связи между двумя переменными. Формула для расчета r:

$r = \frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2} \sqrt{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}}$

где:
- $X_i$ и $Y_i$ — отдельные значения X и Y,
- $\bar{X}$ и $\bar{Y}$ — средние значения X и Y,
- $n$ — количество пар значений.

Давайте рассчитаем это:

  1. Средние значения:

    • $\bar{X} = \frac{94.3+94.0+93.8+93.0+92.5+92.0+92.0+92.0+91.3+91.0+90.8}{11} = \frac{1016.7}{11} \approx 92.427$
    • $\bar{Y} = \frac{78+90+108+114+130+118+130+140+140+138+144}{11} = \frac{1350}{11} \approx 122.727$
  2. Вычислим числитель:
    $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y}) = (94.3-92.427)(78-122.727) + (94.0-92.427)(90-122.727) + (93.8-92.427)(108-122.727) + (93.0-92.427)(114-122.727) + (92.5-92.427)(130-122.727) + (92.0-92.427)(118-122.727) + (92.0-92.427)(130-122.727) + (92.0-92.427)(140-122.727) + (91.3-92.427)(140-122.727) + (91.0-92.427)(138-122.727) + (90.8-92.427)(144-122.727) \approx (1.873)(-44.727) + (1.573)(-32.727) + (1.373)(-14.727) + (0.573)(-8.727) + (0.073)(7.273) + (-0.427)(-4.727) + (-0.427)(7.273) + (-0.427)(17.273) + (-1.127)(17.273) + (-1.427)(15.273) + (-1.627)(21.273) \approx -83.78 - 51.48 - 20.22 - 5.00 + 0.53 + 2.02 - 3.11 - 7.37 - 19.46 - 21.79 - 34.55 = -254.21$

  3. Вычислим знаменатель:

    • $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2 = (94.3-92.427)^2 + (94.0-92.427)^2 + (93.8-92.427)^2 + (93.0-92.427)^2 + (92.5-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (91.3-92.427)^2 + (91.0-92.427)^2 + (90.8-92.427)^2 \approx (1.873)^2 + (1.573)^2 + (1.373)^2 + (0.573)^2 + (0.073)^2 + (-0.427)^2 + (-0.427)^2 + (-0.427)^2 + (-1.127)^2 + (-1.427)^2 + (-1.627)^2 \approx 3.508 + 2.474 + 1.885 + 0.328 + 0.005 + 0.182 + 0.182 + 0.182 + 1.270 + 2.036 + 2.647 = 14.699$
    • $\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2 = (78-122.727)^2 + (90-122.727)^2 + (108-122.727)^2 + (114-122.727)^2 + (130-122.727)^2 + (118-122.727)^2 + (130-122.727)^2 + (140-122.727)^2 + (140-122.727)^2 + (138-122.727)^2 + (144-122.727)^2 \approx (-44.727)^2 + (-32.727)^2 + (-14.727)^2 + (-8.727)^2 + (7.273)^2 + (-4.727)^2 + (7.273)^2 + (17.273)^2 + (17.273)^2 + (15.273)^2 + (21.273)^2 \approx 2000.49 + 1071.06 + 216.87 + 76.16 + 52.90 + 22.35 + 52.90 + 298.36 + 298.36 + 233.27 + 452.54 = 4775.26$
  4. Рассчитаем r:
    $r = \frac{-254.21}{\sqrt{14.699} \sqrt{4775.26}} = \frac{-254.21}{\sqrt{70201.5}} \approx \frac{-254.21}{264.956} \approx -0.959$

Таким образом, коэффициент корреляции примерно равен -0.959.

3. Уравнение регрессии

Уравнение регрессии имеет вид:

$Y = a + bX$

где:
- $b$ — наклон линии регрессии,
- $a$ — точка пересечения с осью Y.

Формулы для расчета $a$ и $b$:

$b = r \frac{S_Y}{S_X}$

$a = \bar{Y} - b\bar{X}$

где $S_Y$ и $S_X$ — стандартные отклонения Y и X соответственно.

  1. Стандартные отклонения:

    • $S_X = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{14.699}{10}} \approx \sqrt{1.470} \approx 1.212$
    • $S_Y = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{4775.26}{10}} \approx \sqrt{477.526} \approx 21.852$
  2. Рассчитаем b:
    $b = -0.959 \cdot \frac{21.852}{1.212} \approx -0.959 \cdot 18.029 \approx -17.289$

  3. Рассчитаем a:
    $a = 122.727 - (-17.289) \cdot 92.427 = 122.727 + 1597.72 \approx 1720.447$

Таким образом, уравнение регрессии:

$Y = 1720.447 - 17.289X$

Итог:

  • График рассеяния: постройте точки (X, Y) на графике.
  • Коэффициент корреляции: $r \approx -0.959$
  • Уравнение регрессии: $Y = 1720.447 - 17.289X$

Надеюсь, это поможет!

Варианты продолжения:
1 Узнать больше 1 Примеры
Пользуясь t-критерием Стьюдента, определить достоверно ли изменение содержания Na в сыворотке крови кроликов с атеросклерозом на 10-й день после перевязки коронарной артерии и 9 дневного введения нероболила.
До опыта 407 420 420 326 379 474 474 499 387 449
После опыта 382 331 360 357 350 439 450 405 382 373

Ассистент: Конечно, давайте решим эту задачу по шагам, используя t-критерий Стьюдента.

1. Формулировка гипотез

  • Нулевая гипотеза ($H_0$): Изменения в содержании Na в сыворотке крови кроликов после опыта статистически не значимы.
  • Альтернативная гипотеза ($H_1$): Изменения в содержании Na в сыворотке крови кроликов после опыта статистически значимы.

2. Расчет разностей

Для каждой пары значений "до опыта" и "после опыта" вычислим разность ($D_i$):

До опыта ($X_i$) После опыта ($Y_i$) Разность ($D_i = X_i - Y_i$)
407 382 25
420 331 89
420 360 60
326 357 -31
379 350 29
474 439 35
474 450 24
499 405 94
387 382 5
449 373 76

3. Расчет среднего значения разностей ($\bar{D}$)

$\bar{D} = \frac{\sum_{i=1}^{n} D_i}{n} = \frac{25 + 89 + 60 - 31 + 29 + 35 + 24 + 94 + 5 + 76}{10} = \frac{406}{10} = 40.6$

4. Расчет стандартного отклонения разностей ($S_D$)

$S_D = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n} (D_i - \bar{D})^2}{n-1}}$

Сначала вычислим $(D_i - \bar{D})^2$ для каждой разности:

$D_i$ $D_i - \bar{D}$ $(D_i - \bar{D})^2$
25 -15.6 243.36
89 48.4 2342.56
60 19.4 376.36
-31 -71.6 5126.56
29 -11.6 134.56
35 -5.6 31.36
24 -16.6 275.56
94 53.4 2851.56
5 -35.6 1267.36
76 35.4 1253.16

Теперь суммируем квадраты разностей:

$\sum_{i=1}^{n} (D_i - \bar{D})^2 = 243.36 + 2342.56 + 376.36 + 5126.56 + 134.56 + 31.36 + 275.56 + 2851.56 + 1267.36 + 1253.16 = 13902.4$

$S_D = \sqrt{\frac{13902.4}{10-1}} = \sqrt{\frac{13902.4}{9}} \approx \sqrt{1544.71} \approx 39.30$

5. Расчет t-статистики

$t = \frac{\bar{D}}{S_D / \sqrt{n}} = \frac{40.6}{39.30 / \sqrt{10}} = \frac{40.6}{39.30 / 3.162} \approx \frac{40.6}{12.429} \approx 3.267$

6. Определение степеней свободы (df)

$df = n - 1 = 10 - 1 = 9$

7. Определение p-значения

Используя t-распределение с 9 степенями свободы, найдем p-значение для $t = 3.267$. Можно использовать t-таблицу или онлайн-калькулятор. Для двухстороннего теста (так как мы не уверены, в какую сторону изменится содержание Na), p-значение будет примерно равно 0.0098.

8. Сравнение p-значения с уровнем значимости ($\alpha$)

Обычно уровень значимости ($\alpha$) выбирают равным 0.05. Если p-значение меньше $\alpha$, то мы отвергаем нулевую гипотезу.

В нашем случае, $p \approx 0.0098 < 0.05$, поэтому мы отвергаем нулевую гипотезу.

Вывод:

Изменение содержания Na в сыворотке крови кроликов с атеросклерозом на 10-й день после перевязки коронарной артерии и 9-дневного введения нероболила является статистически значимым.

Варианты продолжения:
1 Узнать больше 1 Примеры
У больных острым инфарктом миокарда в различные дни от начала заболевания определяли количество эритроцитов. В таблице представлены значения эритроцитов в различные сроки от начала острого инфаркта миокарда. Влияет ли продолжительность заболевания на содержание эритроцитов в крови.
Продолжительность заболевания, дни № испытания
1 2 3 4 5 6
1 4.2 4.1 4.8 4.5 4 4.5
7 5.2 5.3 5.0 4.9 5.1 4.8
21 4.2 4.4 4.7 4.9 4.6 4.1

Ассистент: Конечно, для решения этой задачи нам потребуется использовать дисперсионный анализ (ANOVA), так как мы сравниваем средние значения эритроцитов в трех разных группах (1 день, 7 дней, 21 день).

1. Формулировка гипотез

  • Нулевая гипотеза ($H_0$): Продолжительность заболевания не влияет на содержание эритроцитов в крови (средние значения эритроцитов во всех группах равны).
  • Альтернативная гипотеза ($H_1$): Продолжительность заболевания влияет на содержание эритроцитов в крови (хотя бы одно среднее значение отличается от других).

2. Подготовка данных

Сначала организуем данные в таблицу:

№ испытания 1 день 7 дней 21 день
1 4.2 5.2 4.2
2 4.1 5.3 4.4
3 4.8 5.0 4.7
4 4.5 4.9 4.9
5 4.0 5.1 4.6
6 4.5 4.8 4.1

3. Расчет основных статистик

Сначала рассчитаем основные статистики для каждой группы:

Группа Среднее ($\bar{X}$) Стандартное отклонение (S)
1 день 4.35 0.295
7 дней 5.05 0.197
21 день 4.48 0.291

Теперь рассчитаем общее среднее:

$\bar{X}_{общ} = \frac{\sum \text{всех значений}}{N} = \frac{4.2+4.1+4.8+4.5+4.0+4.5+5.2+5.3+5.0+4.9+5.1+4.8+4.2+4.4+4.7+4.9+4.6+4.1}{18} = \frac{80.8}{18} \approx 4.489$

4. Расчет сумм квадратов

  • Сумма квадратов между группами (SSB):

$SSB = \sum_{j=1}^{k} n_j (\bar{X}j - \bar{X})^2$

где $k$ — количество групп, $n_j$ — количество наблюдений в группе $j$, $\bar{X}j$ — среднее значение в группе $j$, $\bar{X}$ — общее среднее.

$SSB = 6(4.35 - 4.489)^2 + 6(5.05 - 4.489)^2 + 6(4.48 - 4.489)^2 \approx 6(-0.139)^2 + 6(0.561)^2 + 6(-0.009)^2 \approx 6(0.0193) + 6(0.3147) + 6(0.000081) \approx 0.1158 + 1.8882 + 0.000486 \approx 2.004$

  • Сумма квадратов внутри групп (SSW):

$SSW = \sum_{j=1}^{k} \sum_{i=1}^{n_j} (X_{ij} - \bar{X}_j)^2$

$SSW = [(4.2-4.35)^2 + (4.1-4.35)^2 + (4.8-4.35)^2 + (4.5-4.35)^2 + (4.0-4.35)^2 + (4.5-4.35)^2] + [(5.2-5.05)^2 + (5.3-5.05)^2 + (5.0-5.05)^2 + (4.9-5.05)^2 + (5.1-5.05)^2 + (4.8-5.05)^2] + [(4.2-4.48)^2 + (4.4-4.48)^2 + (4.7-4.48)^2 + (4.9-4.48)^2 + (4.6-4.48)^2 + (4.1-4.48)^2] \approx [0.0225 + 0.0625 + 0.2025 + 0.0225 + 0.1225 + 0.0225] + [0.0225 + 0.0625 + 0.0025 + 0.0225 + 0.0025 + 0.0625] + [0.0784 + 0.0064 + 0.0484 + 0.1764 + 0.0144 + 0.1444] \approx 0.455 + 0.175 + 0.4684 \approx 1.0984$

  • Общая сумма квадратов (SST):

$SST = SSB + SSW = 2.004 + 1.0984 = 3.1024$

5. Расчет степеней свободы

  • Степени свободы между группами (dfb): $dfb = k - 1 = 3 - 1 = 2$
  • Степени свободы внутри групп (dfw): $dfw = N - k = 18 - 3 = 15$
  • Общие степени свободы (dft): $dft = N - 1 = 18 - 1 = 17$

6. Расчет средних квадратов

  • Средний квадрат между группами (MSB): $MSB = \frac{SSB}{dfb} = \frac{2.004}{2} = 1.002$
  • Средний квадрат внутри групп (MSW): $MSW = \frac{SSW}{dfw} = \frac{1.0984}{15} \approx 0.0732$

7. Расчет F-статистики

$F = \frac{MSB}{MSW} = \frac{1.002}{0.0732} \approx 13.689$

8. Определение p-значения

Используя F-распределение с $dfb = 2$ и $dfw = 15$, найдем p-значение для $F = 13.689$. Можно использовать F-таблицу или онлайн-калькулятор. P-значение будет очень маленьким, примерно $p \approx 0.0004$.

9. Сравнение p-значения с уровнем значимости ($\alpha$)

Обычно уровень значимости ($\alpha$) выбирают равным 0.05. Если p-значение меньше $\alpha$, то мы отвергаем нулевую гипотезу.

В нашем случае, $p \approx 0.0004 < 0.05$, поэтому мы отвергаем нулевую гипотезу.

Вывод:

Продолжительность заболевания влияет на содержание эритроцитов в крови у больных острым инфарктом миокарда.

Варианты продолжения:
1 Узнать больше 1 Примеры
Реализация аспирина по аптеке (тыс. руб.) составила:
Год 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Y 34 32 36 31 20 16 10 12 10
1. Выявить тенденцию развития данного ряда используя: а) графический метод; б) метод удлинения периодов; в) метод скользящей средней; г) метод наименьших квадратов.
2. Рассчитать показатели динамического ряда: абсолютный прирост ряда; коэффициент роста ряда; темп роста ряда; темп прироста ряда.

Ассистент: Конечно, давайте решим эту задачу по шагам.

1. Выявление тенденции развития ряда

а) Графический метод

Построим график реализации аспирина по годам. Ось X — годы (2009-2017), ось Y — реализация в тыс. руб.

К сожалению, я не могу нарисовать график здесь, но вы можете легко сделать это вручную или с помощью программного обеспечения, такого как Excel, Python (с библиотеками matplotlib или seaborn) или R.

По графику можно визуально оценить тенденцию. В данном случае, скорее всего, будет видна тенденция к снижению реализации аспирина.

б) Метод удлинения периодов

Разделим ряд на два периода и сравним средние значения:

  • Период 1 (2009-2013): (34 + 32 + 36 + 31 + 20) / 5 = 153 / 5 = 30.6
  • Период 2 (2014-2017): (16 + 10 + 12 + 10) / 4 = 48 / 4 = 12

Среднее значение реализации аспирина в первом периоде (30.6 тыс. руб.) значительно выше, чем во втором периоде (12 тыс. руб.). Это подтверждает тенденцию к снижению.

в) Метод скользящей средней

Рассчитаем скользящую среднюю с периодом, например, 3 года:

Год Y Скользящая средняя
2009 34 -
2010 32 (34+32+36)/3 = 34
2011 36 (32+36+31)/3 = 33
2012 31 (36+31+20)/3 = 29
2013 20 (31+20+16)/3 = 22.33
2014 16 (20+16+10)/3 = 15.33
2015 10 (16+10+12)/3 = 12.67
2016 12 (10+12+10)/3 = 10.67
2017 10 -

Скользящая средняя также показывает тенденцию к снижению реализации аспирина.

г) Метод наименьших квадратов

Найдем уравнение линейного тренда: $Y = a + bX$, где X — номер года (2009 = 1, 2010 = 2, и т.д.).

Год X Y XY $X^2$
2009 1 34 34 1
2010 2 32 64 4
2011 3 36 108 9
2012 4 31 124 16
2013 5 20 100 25
2014 6 16 96 36
2015 7 10 70 49
2016 8 12 96 64
2017 9 10 90 81
Σ 45 201 782 285

$b = \frac{n \sum XY - \sum X \sum Y}{n \sum X^2 - (\sum X)^2} = \frac{9 \cdot 782 - 45 \cdot 201}{9 \cdot 285 - 45^2} = \frac{7038 - 9045}{2565 - 2025} = \frac{-2007}{540} \approx -3.717$

$a = \frac{\sum Y - b \sum X}{n} = \frac{201 - (-3.717) \cdot 45}{9} = \frac{201 + 167.265}{9} = \frac{368.265}{9} \approx 40.918$

Уравнение тренда: $Y = 40.918 - 3.717X$

2. Расчет показателей динамического ряда

Год Y Абсолютный прирост Коэффициент роста Темп роста (%) Темп прироста (%)
2009 34 - - - -
2010 32 32-34=-2 32/34=0.941 94.1 -5.9
2011 36 36-32=4 36/32=1.125 112.5 12.5
2012 31 31-36=-5 31/36=0.861 86.1 -13.9
2013 20 20-31=-11 20/31=0.645 64.5 -35.5
2014 16 16-20=-4 16/20=0.800 80.0 -20.0
2015 10 10-16=-6 10/16=0.625 62.5 -37.5
2016 12 12-10=2 12/10=1.200 120.0 20.0
2017 10 10-12=-2 10/12=0.833 83.3 -16.7

Итог:

  1. Тенденция развития ряда: Все методы (графический, удлинения периодов, скользящей средней, наименьших квадратов) показывают тенденцию к снижению реализации аспирина.
  2. Показатели динамического ряда: Рассчитаны абсолютные приросты, коэффициенты роста, темпы роста и темпы прироста для каждого года.
Варианты продолжения:
1 Узнать больше 1 Примеры
Определить коэффициента корреляции между насыщением крови кислородом (X) и объемом одного эритроцита (Y) у больных силикозом. Построить график рассеяния и найти уравнение регрессии.
X 94,3 94,0 93,8 93,0 92,5 92,0 92,0 92,0 91,3 91,0 90,8
Y 78 90 108 114 130 118 130 140 140 138 144

Ассистент: Конечно, давайте решим эту задачу по шагам.

1. График рассеяния

График рассеяния строится путем нанесения каждой пары значений (X, Y) как точки на координатной плоскости. Ось X представляет значения насыщения крови кислородом, а ось Y — значения объема одного эритроцита.

К сожалению, я не могу нарисовать график здесь, но вы можете легко сделать это вручную или с помощью программного обеспечения, такого как Excel, Python (с библиотеками matplotlib или seaborn) или R.

2. Коэффициент корреляции

Коэффициент корреляции Пирсона (r) измеряет силу и направление линейной связи между двумя переменными. Формула для расчета r:

$r = \frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2} \sqrt{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}}$

где:
- $X_i$ и $Y_i$ — отдельные значения X и Y,
- $\bar{X}$ и $\bar{Y}$ — средние значения X и Y,
- $n$ — количество пар значений.

Давайте рассчитаем это:

  1. Средние значения:

    • $\bar{X} = \frac{94.3+94.0+93.8+93.0+92.5+92.0+92.0+92.0+91.3+91.0+90.8}{11} = \frac{1016.7}{11} \approx 92.427$
    • $\bar{Y} = \frac{78+90+108+114+130+118+130+140+140+138+144}{11} = \frac{1350}{11} \approx 122.727$
  2. Вычислим числитель:
    $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y}) = (94.3-92.427)(78-122.727) + (94.0-92.427)(90-122.727) + (93.8-92.427)(108-122.727) + (93.0-92.427)(114-122.727) + (92.5-92.427)(130-122.727) + (92.0-92.427)(118-122.727) + (92.0-92.427)(130-122.727) + (92.0-92.427)(140-122.727) + (91.3-92.427)(140-122.727) + (91.0-92.427)(138-122.727) + (90.8-92.427)(144-122.727) \approx (1.873)(-44.727) + (1.573)(-32.727) + (1.373)(-14.727) + (0.573)(-8.727) + (0.073)(7.273) + (-0.427)(-4.727) + (-0.427)(7.273) + (-0.427)(17.273) + (-1.127)(17.273) + (-1.427)(15.273) + (-1.627)(21.273) \approx -83.78 - 51.48 - 20.22 - 5.00 + 0.53 + 2.02 - 3.11 - 7.37 - 19.46 - 21.79 - 34.55 = -254.21$

  3. Вычислим знаменатель:

    • $\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2 = (94.3-92.427)^2 + (94.0-92.427)^2 + (93.8-92.427)^2 + (93.0-92.427)^2 + (92.5-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (92.0-92.427)^2 + (91.3-92.427)^2 + (91.0-92.427)^2 + (90.8-92.427)^2 \approx (1.873)^2 + (1.573)^2 + (1.373)^2 + (0.573)^2 + (0.073)^2 + (-0.427)^2 + (-0.427)^2 + (-0.427)^2 + (-1.127)^2 + (-1.427)^2 + (-1.627)^2 \approx 3.508 + 2.474 + 1.885 + 0.328 + 0.005 + 0.182 + 0.182 + 0.182 + 1.270 + 2.036 + 2.647 = 14.699$
    • $\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2 = (78-122.727)^2 + (90-122.727)^2 + (108-122.727)^2 + (114-122.727)^2 + (130-122.727)^2 + (118-122.727)^2 + (130-122.727)^2 + (140-122.727)^2 + (140-122.727)^2 + (138-122.727)^2 + (144-122.727)^2 \approx (-44.727)^2 + (-32.727)^2 + (-14.727)^2 + (-8.727)^2 + (7.273)^2 + (-4.727)^2 + (7.273)^2 + (17.273)^2 + (17.273)^2 + (15.273)^2 + (21.273)^2 \approx 2000.49 + 1071.06 + 216.87 + 76.16 + 52.90 + 22.35 + 52.90 + 298.36 + 298.36 + 233.27 + 452.54 = 4775.26$
  4. Рассчитаем r:
    $r = \frac{-254.21}{\sqrt{14.699} \sqrt{4775.26}} = \frac{-254.21}{\sqrt{70201.5}} \approx \frac{-254.21}{264.956} \approx -0.959$

Таким образом, коэффициент корреляции примерно равен -0.959.

3. Уравнение регрессии

Уравнение регрессии имеет вид:

$Y = a + bX$

где:
- $b$ — наклон линии регрессии,
- $a$ — точка пересечения с осью Y.

Формулы для расчета $a$ и $b$:

$b = r \frac{S_Y}{S_X}$

$a = \bar{Y} - b\bar{X}$

где $S_Y$ и $S_X$ — стандартные отклонения Y и X соответственно.

  1. Стандартные отклонения:

    • $S_X = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(X_i - \bar{X})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{14.699}{10}} \approx \sqrt{1.470} \approx 1.212$
    • $S_Y = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(Y_i - \bar{Y})^2}{n-1}} = \sqrt{\frac{4775.26}{10}} \approx \sqrt{477.526} \approx 21.852$
  2. Рассчитаем b:
    $b = -0.959 \cdot \frac{21.852}{1.212} \approx -0.959 \cdot 18.029 \approx -17.289$

  3. Рассчитаем a:
    $a = 122.727 - (-17.289) \cdot 92.427 = 122.727 + 1597.72 \approx 1720.447$

Таким образом, уравнение регрессии:

$Y = 1720.447 - 17.289X$

Итог:

  • График рассеяния: постройте точки (X, Y) на графике.
  • Коэффициент корреляции: $r \approx -0.959$
  • Уравнение регрессии: $Y = 1720.447 - 17.289X$

Надеюсь, это поможет!

Варианты продолжения:
1 Узнать больше 1 Примеры
thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×