民國114年 高考三級 統計 統計學

第3題

超過5 成的企業預期未來幾年的AI 人力需求將持續上升,特別 是在生成式AI 的應用下,相關產業的職缺將大幅增加。過去 20 個月的資料顯示市場對於AI 人才之…

題目

超過5 成的企業預期未來幾年的AI 人力需求將持續上升,特別 是在生成式AI 的應用下,相關產業的職缺將大幅增加。過去 20 個月的資料顯示市場對於AI 人才之需求呈線性成長趨勢, 今考慮需求人數 y 對時間之簡單線性模型,得到 ˆ 362, 4766, 7975, ( ) 15.25 i i i i i y iy y y y 。 (每小題10 分,共30 分) 試求回歸方程式。 試寫出ANOVA 表。 試寫出此模型之假設,並根據以下殘差圖說明模型假設是否合理。 residual t 附表一:t 表 Example: With df =9 and .10 area in the upper tail, t =1.383 附表二 Critical Values for the Wilcoxon Rank-Sum Test 附表三 Critical Values for the Wilcoxon Signed-Rank Test

參考解答(AI 生成,非官方)

  • 一、前置統計量:n=20,以 t=1,2,…,20 為時間變數,Σt=210、Σt^2=2870,故 t̄=10.5;Σy=362,ȳ=18.1。離差平方和為 S_tt=2870−210^2/20=2870−2205=665;S_ty=4766−210×362/20=4766−3801=965;S_yy=7975−362^2/20=7975−6552.2=1422.8。此三量為估計迴歸係數與編製 ANOVA 表之基礎。
  • 二、迴歸方程式:最小平方估計 (ordinary least squares) 為 b1=S_ty/S_tt=965/665=1.4511,b0=ȳ−b1·t̄=18.1−1.4511×10.5=18.1−15.2368=2.863。故迴歸式為 ŷ=2.863+1.451t。斜率 1.451 表示時間每增加一個月,AI 人才需求平均增加約 1.45 個單位(單位同 y),與「線性成長趨勢」之描述一致;b0 為 t=0 之外推截距,實務意義有限。
  • 三、ANOVA 表:SST=1422.8(df=19)、SSE=15.25(df=n−2=18)、SSR=SST−SSE=1407.55(df=1);MSR=1407.55、MSE=15.25/18=0.8472,F=MSR/MSE=1661.4。變異數分析表欄位為來源、自由度、平方和、均方、F 值。因 F(0.05,1,18)=4.41,F 遠大於臨界值,拒絕 H0:β1=0,判定需求與時間具顯著線性關係;判定係數 R^2=1407.55/1422.8=0.9893,估計標準誤 s=√0.8472=0.920。
  • 四、補充說明:若以 SSR=b1·S_ty=1.4511×965=1400.34 計算,與 SST−SSE 之 1407.55 相差約 7.2,係題給統計量四捨五入或設定不一致所致;此時 SST=1415.59、F≈1652.9,R^2≈0.9892,統計結論完全相同。考生宜註明所採算法,避免前後數字矛盾。
  • 五、模型假設:簡單線性模型 y_t=β0+β1t+ε_t 之假設為:(1) 線性與零均值,E(ε_t)=0;(2) 同質變異數,Var(ε_t)=σ^2;(3) 誤差相互獨立(無序列相關);(4) 誤差服從常態分配,以支持 t 與 F 檢定及信賴區間;(5) 時間 t 為固定常數、無測量誤差。
  • 六、殘差圖判讀與建議:以殘差 ê_t 對 t(或 ŷ)作圖,理想圖形為殘差隨機散佈於 0 附近之水平帶狀,無明顯曲線、無擴散或收斂趨勢。若呈漏斗狀代表異質變異數,可考慮加權最小平方或對 y 取對數;若呈 U 形或系統性曲線代表非線性,應加入二次項;若有離群點或殘差隨時間呈序列相關,則須檢查資料或改採時間序列模型。題目僅顯示座標軸 residual 與 t,未附圖形內容,故無法判讀假設是否合理,考生應依上述準則說明判讀方式,並提醒依實際圖形繪製與判定。

AI 依官方試題文字產生的參考解答,非考選部公告答案,內容僅供備考參考。

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