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高考申論題 109年 [氣象] 氣候學(包括氣象統計)

第 一 題

📖 題組:
五、某氣候測站觀測到一組地面氣壓及氣溫資料如下表所示,若以氣溫為自變數,氣壓為應變數: 氣壓(hPa) 1018.5 1017.2 1015.0 1012.0 1008.6 1006.0 1005.5 1004.5 1007.6 1012.2 1015.5 1018.4 氣溫(℃) 16.9 17.1 19.5 23.0 25.7 27.6 28.7 28.6 27.8 25.4 22.4 18.9 (註:t0.01,12 = 3.05, t0.01,10 = 3.17)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請繪圖進行這兩變數間的相關分析及推估氣壓的線性迴歸方程。(10分)

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看到變數間的相關與推估,應直覺聯想皮爾森相關係數(r)與最小平方法求線性迴歸(Y = a + bX)。計算時先求出兩變數的平均數及離差平方和,並注意題目特別給定了 t 檢定的臨界值,這強烈暗示必須在作答中完成統計顯著性檢定。最後繪製散布圖時,務必將迴歸線一併畫出,並留意座標軸單位的標示。

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【解題思路】運用最小平方法與皮爾森相關係數分析變數線性關係,利用題目給定的臨界值進行 t 檢定驗證顯著性,最後建立迴歸方程並繪圖說明。 【詳解】 已知條件整理:樣本數 N = 12,自變數 X(氣溫),應變數 Y(氣壓)。

小題 (二)

需如何推論檢定此線性關係是否在統計上顯著。(10分)

思路引導 VIP

面對此題,應先辨識出這是在考「簡單線性迴歸/相關係數的假設檢定」。解題需依序寫出:建立假設、計算相關與 t 統計量、比對臨界值,並結合氣溫與氣壓的季節變化物理機制。同時,不可忘記依循考題特性,針對小樣本資料的代表性與時序連續性進行批判性建議。

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【解題思路】使用皮爾森相關係數檢定,透過檢定統計量 $t$ 評估氣溫與氣壓之線性關係是否達顯著水準,並輔以大氣熱力學機制驗證,同時探討樣本代表性。 【詳解】 已知:

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