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高考申論題 105年 [統計] 統計學

第 一 題

📖 題組:
設因變數 Y 與自變數 X1, X2, X3, X4, X5 做複迴歸,模式為:Y = β0 + β1X1 + β2X2 + β3X3 + β4X4 + β5X5 + ε ... (1) 蒐集樣本資料後,經資料分析,得到下列部分變異數分析(ANOVA)表: 變異來源 | 平方和 SS | 自由度 DF | 均方和 MS | F 迴歸 | ① | ② | ④ | ⑥ 殘差 | 200 | ③ | ⑤ | 總變異 | 250 | 45 | |
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

請完成上面的變異數分析表,即在試卷上填答 ①~⑥ 之值。(6 分)

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解題核心在於熟悉複迴歸的變異數分析表(ANOVA)結構與公式。先由迴歸模型判斷自變數個數(k=5),接著利用平方和的加法性質(SST = SSR + SSE)與自由度的加法性質(總自由度 = 迴歸自由度 + 殘差自由度),逐步推算均方和(MS = SS/DF)與 F 統計量(MSR/MSE)。

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【解題關鍵】運用複迴歸ANOVA表的平方和與自由度加法定理(SST = SSR + SSE、$df_{Total} = df_{Regression} + df_{Residual}$),以及均方和與F值的定義公式進行推導。 【解答】 計算:

小題 (二)

試求複判定係數(coefficient of multiple determination)R² = ?(6 分)

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本題測驗對於變異數分析(ANOVA)表結構及判定係數定義的掌握。看到 ANOVA 表應立即聯想變異數分解基本恆等式(SST = SSR + SSE),並運用複判定係數定義 R² = SSR / SST(或 1 - SSE/SST)直接代入表中已知數值求解。

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【解題思路】利用變異數分析(ANOVA)之基本恆等式與複判定係數之定義進行推導計算。 【詳解】 已知:由題目所給定之部分變異數分析表,可直接讀取以下統計量:

小題 (三)

試問在 α = 0.05 下,檢定 H0:β1 = β2 = β3 = β4 = β5 = 0 是否顯著?(7 分)

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首先利用 ANOVA 表中「總和 = 迴歸 + 殘差」的加法性質(包含平方和 SS 與自由度 DF)還原所有缺失數值。接著計算迴歸均方(MSR)與誤差均方(MSE)以求得 F 檢定統計量,最後將其與 F 分配臨界值比較,以評估模型整體的顯著性。

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【解題思路】利用 ANOVA 表平方和與自由度的加法性質還原數據,求出檢定統計量後進行 F 檢定評估整體模型顯著性。 【詳解】 已知:

小題 (四)

若 Y 對自變數 X2, X3, X4, X5 做複迴歸,得殘差平方和為 SSE = 210,試問對模式(1)中檢定 H0:β1 = 0 是否顯著?(取 α = 0.05)(7 分)

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這是一題標準的「部分 F 檢定(Partial F-test)」或稱「額外平方和原理」考題。看到全模型(Full Model)與縮減模型(Reduced Model)的 SSE 差異,應立即聯想到透過計算兩個模型殘差平方和的差額,除以自由度差,再與全模型的 MSE 相比,構建出 F 檢定統計量來判斷單一變數是否顯著。

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【解題思路】利用額外平方和原理進行「部分 F 檢定(Partial F-test)」,比較全模型與縮減模型的殘差平方和差異,以評估特定變數的邊際解釋能力。 【詳解】 已知:

📜 參考法條

F_0.05(1,40) = 4.08 F_0.05(4,40) = 2.61 F_0.05(5,40) = 2.45 F_0.05(6,40) = 2.34

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