CFA Level I 定量分析・債券の練習問題:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、20 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

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1公式と解法

貨幣の時間価値

将来価値
FV = PV·(1 + i)n
現在価値
PV = FV/(1 + i)n
年に複数の期間
i = r/m, N = m·n
年金現価
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
年金終価
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

解き方

  1. すべてのキャッシュフローとその時点を書き込んだタイムラインを描きます。
  2. 利率を期間に合わせます:月払いには月利を使います。
  3. 一時金には FV = PV·(1 + i)ⁿ を、均等払いには年金の公式を使います。
  4. 答えの符号と桁を確認します。

NPV と IRR

正味現在価値
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
均等なキャッシュフロー
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
内部収益率
NPV = 0 となる r
判断
NPV > 0(または IRR > 要求収益率)なら採用

解き方

  1. すべてのキャッシュフローを年とともに書き出します。0 年目の投資額は負です。
  2. 各キャッシュフローを割り引きます:CFt/(1 + r)t。
  3. それらを合計すると NPV になります。正なら、そのプロジェクトは r より多く稼ぎます。
  4. IRR は、NPV がゼロになる利率を試行錯誤または補間で求めます。

債券の価格と利回り

債券価格
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
半年ごとの利払い
C/2、y/2、2n 期
直接利回り
C/P
価格と利回り
利回り上昇 → 価格下落

解き方

  1. 1 期あたりのクーポンと 1 期あたりの利回りを求めます。
  2. 価格 = クーポンの現在価値(年金)+ 額面の現在価値。
  3. 半年ごとのクーポンでは、クーポンを半分、利回りを半分、期間数を 2 倍にします。
  4. 確認:利回りがクーポン・レートより高ければ、価格は額面より低くなります。

CAPM と WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
企業価値
V = E + D

記述統計

平均
x̄ = Σx/n
標本標準偏差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中央値
並べ替えたデータの真ん中の値
z スコア
z = (x − μ)/σ
正規分布
±1σ 以内に 68%、±2σ 以内に 95%

確率

余事象
P(not A) = 1 − P(A)
加法定理
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
独立な事象
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
条件付き確率
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
二項分布
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

正規分布

z スコア
z = (x − μ)/σ
x 未満
P(X < x) = Φ(z)
x より大きい
P(X > x) = 1 − Φ(z)
2 つの値の間
Φ(z2) − Φ(z1)
パーセンタイル
x = μ + z·σ

解き方

  1. 値を z スコアに変換します:z = (x − μ)/σ。
  2. z より左側の面積 Φ(z) を表で調べます。
  3. 右側の面積は 1 − Φ(z)、区間の面積は 2 つの左側の面積の差です。
  4. パーセンタイルでは逆にたどります:面積から z を求め、x = μ + z·σ とします。

信頼区間

σ が既知
x̄ ± z·σ/√n
σ が未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z の臨界値
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
標本サイズ
n = (z·σ/E)², rounded up

解き方

  1. z(母集団の σ が既知)と t(標本の s しかなく、自由度 n − 1)のどちらを使うか判断します。
  2. 信頼水準に対応する臨界値を求めます。
  3. 誤差の幅:E = 臨界値 × 標準偏差/√n。
  4. 区間:x̄ ± E。

仮説検定と信頼区間

平均の z 検定
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
平均の t 検定
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
有意水準 5% の両側検定
|z| > 1.96 なら H0 を棄却
信頼区間
x̄ ± z·σ/√n

解き方

  1. H₀ と H₁ を立て、片側検定か両側検定かを決めます。
  2. 検定統計量を計算します:(x̄ − μ₀)/(σ/√n)、または s と t を使います。
  3. 臨界値と比較するか、p 値を求めます。
  4. 統計量が臨界値を超えていれば(p が α より小さければ)H₀ を棄却し、結論を言葉で述べます。

線形回帰と相関

平方和
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
傾き
b = Sxy/Sxx
切片
a = ȳ − b·x̄
相関
r = Sxy/√(SxxSyy)
残差
e = y − ŷ

2演習問題

1.貨幣の時間価値ふつう
期間0123…1211 + EAR = ?25% / 12

クレジットカードの名目年利は 25%、月複利です。実効年利率 EAR をパーセントで求めなさい。

r = 25%m = 12
EAR = %
2.貨幣の時間価値むずかしい
か月0123…300€150 000AAAA4.2% / 12, I = ?

€150 000 のローンを、年 4.2%、月複利で 25 年間の元利均等の月払いで返済します。ローン期間全体で支払う利息の合計 I はいくらですか?

P = €150 0004.2% / 12N = 300
I = €
3.NPV と IRRふつう
年01234−45 00021 00022 00011 00022 000

€45 000 の投資が、1 年目から 4 年目の各年末に次のキャッシュフローを生みます:€21 000, €22 000, €11 000, €22 000。資本コストは 7.000000000000001% です。正味現在価値 NPV を求めなさい。

r = 7.000000000000001%CF0 = −45 000CF1 = 21 000CF2 = 22 000CF3 = 11 000CF4 = 22 000
NPV = €
4.NPV と IRRむずかしい
年0123…10−100 00011 000+3%+3%+3%r = 8%, NPV = ?

あるプロジェクトの費用は今日 €100 000 です。そのキャッシュフローは 1 年目の末に €11 000 で、10 年目の末の最後のキャッシュフローまで年 3% ずつ増加します。資本コストは 8% です。正味現在価値 NPV を求めなさい。

C0 = €100 000CF1 = €11 000g = 3%n = 10r = 8%
NPV = €
5.債券の価格と利回りふつう

最終利回りが 6% のときに、残存期間 10 年の債券(額面 €1 000、年間クーポン 4.5%)を購入します。1 年後、最初のクーポンを受け取った直後に、最終利回りが 7.5% のときに売却します。保有期間利回り HPR をパーセントで求めなさい。

F = €1 000クーポンレート = 4.5%n = 10y0 = 6%y1 = 7.5%
HPR = %
6.債券の価格と利回りむずかしい
年0123…9€860€80€80 + €1 000

額面 €1 000、年クーポン 8% の債券が 9 年後に満期を迎え、€860 で売られています。最終利回り YTM をパーセントで求めなさい。

F = €1 000クーポンレート = 8%n = 9P = €860
YTM = %
7.CAPM と WACCふつう
WACC = ?自己資本€2 000 000re​ = 12%負債€6 000 000rd​ = 6%T = 25.8%

ある企業は時価 €2 000 000 の株主資本と時価 €6 000 000 の負債をもっています。株主資本コストは 12%、税引前負債コストは 6%、税率は 25.8% です。WACC を求めなさい。

E = €2 000 000D = €6 000 000re = 12%rd = 6%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM と WACCむずかしい
WACC = ?自己資本1 000 000 × €39.00D0​ = €2.80g = 4%負債€31 200 000rd​ = 4%T = 25%

ある会社の株式は 1 000 000 株で、€39.00 で取引されています。株主資本の簿価は €11 700 000 です。1 株あたり €2.80 の配当を支払ったところで、配当は年 4% 成長します。負債の時価は €31 200 000、税引前コストは 4% です。税率は 25% です。株主資本コストに配当成長モデルを使って、WACC を求めなさい。

N = 1 000 000P0 = €39.00株主資本の簿価 = €11 700 000D0 = €2.80g = 4%D = €31 200 000rd = 4%T = 25%
WACC = %
9.記述統計ふつう
20253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:50, 38, 19, 52, 37, 45。

n = 6
s =
10.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 50、標準偏差 10 の正規分布に従います。65 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 50σ = 10x = 65
P =
11.確率ふつう
xp(x)100.3200.3300.2400.2μ = 23

示された分布について、X の標準偏差 σ を求めなさい。

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.3, 0.3, 0.2, 0.2
σ =
12.確率むずかしい
xp(x)00.2520.240.260.35μ

X は示された分布をもち、Y = 2X + 5 です。Y の標準偏差 σY を求めなさい。

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.25, 0.2, 0.2, 0.35Y = 2X + 5
σY =
13.正規分布ふつう
−3−2−10123zz の右側の色つき面積 = 0.0228

標準正規曲線の下で、z の右側の色つき面積が 0.0228 になるように z をドラッグします。z を小数第 2 位まで求めなさい。

A = 0.0228
z =
14.正規分布むずかしい
235240245250255260265g上端 70%

袋の重さ は、平均 250 g、標準偏差 5 g の正規分布に従います。色つきの上位 70% が右側になるように、しきい値をドラッグします。しきい値 x を求めなさい。

μ = 250 gσ = 5 g70%
x = g
15.信頼区間ふつう
n = 11, s = 4L = ?Ux̄ = 54E95%

11 個からなる標本の平均は 54、標準偏差は s = 4 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 95% 信頼区間の下限を求めなさい。

n = 11x̄ = 54s = 495%t(10) = 2.228
下限 =
16.信頼区間むずかしい
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0599%

不良品の割合について事前には何もわかっていません。 割合の 99% 信頼区間の誤差の幅を 0.05 以下にするには、製品をいくつ n 検査する必要がありますか?

p = 0.5E = 0.0599%
n =
17.仮説検定と信頼区間ふつう
t −1.99801.998

学生 64 人の標本の平均点は 101.8、標本標準偏差は 12 です。H₀: μ = 100 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 100x̄ = 101.8s = 12n = 64
t =
18.仮説検定と信頼区間むずかしい
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.599%

平均の 99% 信頼区間の誤差の幅を 2.5 以下にするには、標本はどれだけ大きくなければなりませんか?標準偏差は 4 です。最小の標本サイズ n を求めなさい。

σ = 4E = 2.599%
n =
19.線形回帰と相関ふつう
xy2494596658751083xy5106080

表は x = 勉強時間 と y = 試験の得点 の 5 組の対になった観測値を示しています。 それらの和が与えられています。これらの和からピアソンの相関係数 r を求めなさい。

n = 5Σx = 30Σy = 331Σx² = 220Σy² = 22621Σxy = 2154
r =
20.線形回帰と相関むずかしい
xy2641361682310241233xy510102030x = 9

表は x = 荷重 (kN) と y = 伸び (mm) の 6 組の対になった観測値を示しています。 最小二乗直線 ŷ = a + b·x を用います。 新しい観測値 (9, 22) が得られました。その残差 e = y − ŷ を求めなさい。

n = 6(9, 22)
e =

3溶液

1.貨幣の時間価値

答え: EAR = 28.07 %

貨幣の時間価値:今日のお金は、利息を生むことができるため、後で受け取る同じ金額より価値があります。1 期あたりの利率 i で、金額は FV = PV·(1 + i)n のように増えます。等額の支払いの列(年金)は、各支払いを足し合わせて評価し、そこから年金の公式が得られます。

1 期あたりの利率

r/m = 0.25/12 = 0.02083

1 年分の複利計算

EAR = (1 + 0.02083)12 − 1 = 1.281 − 1 = 28.07%

答え

EAR = 28.07%

利息が年に複数回複利計算されるとき、EAR は常に名目利率より高くなります。

2.貨幣の時間価値

答え: I = 92524 €

貨幣の時間価値:今日のお金は、利息を生むことができるため、後で受け取る同じ金額より価値があります。1 期あたりの利率 i で、金額は FV = PV·(1 + i)n のように増えます。等額の支払いの列(年金)は、各支払いを足し合わせて評価し、そこから年金の公式が得られます。

毎月の返済額

i = 0.0035, N = 300
A = 150 000·0.0035/(1 − (1 + 0.0035)−300) = €808.41

利息の総額

I = N·A − P = 300·808.4 − 150 000 = €92 524.04

答え

I = €92 524.04
3.NPV と IRR

答え: NPV = 19605 €

正味現在価値:各キャッシュフローを要求収益率 r で現在まで割り引き、合計します:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 のプロジェクトは r より多く稼ぎ、価値を生みます。内部収益率(IRR)は NPV = 0 となる利率です。

各キャッシュフローの現在価値

CF0 = −45 000
CF1/(1 + 0.07)1 = 21 000/1.07 = 19 626.17
CF2/(1 + 0.07)2 = 22 000/1.145 = 19 215.65
CF3/(1 + 0.07)3 = 11 000/1.225 = 8 979.28
CF4/(1 + 0.07)4 = 22 000/1.311 = 16 783.69

合計する

NPV = €19 604.79

答え

NPV = €19 604.79

NPV は正なので、このプロジェクトは要求収益率より多く稼ぎます。

4.NPV と IRR

答え: NPV = −16949 €

正味現在価値:各キャッシュフローを要求収益率 r で現在まで割り引き、合計します:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 のプロジェクトは r より多く稼ぎ、価値を生みます。内部収益率(IRR)は NPV = 0 となる利率です。

成長型年金の現在価値

((1.03)/(1.08))10 = 0.6225
PV = 11 000/(0.08 − 0.03)·(1 − 0.6225) = 83 051.47

NPV

NPV = 83 051.47 − 100 000 = −€16 948.53

答え

NPV = −€16 948.53

NPV は負なので、このプロジェクトは要求収益率より少なくしか稼ぎません。

5.債券の価格と利回り

答え: HPR = −4.043 %

債券の価格:債券の価格は、そのキャッシュフローを最終利回り(YTM)で割り引いた現在価値です。クーポンは年金をなし、額面は満期に償還されます。P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ。利回りがクーポンレートより高いと債券は額面を下回る価格で取引され、低いと額面を上回る価格で取引されます。

購入価格

C = €45.00, i = 0.06, N = 10
€45.00·(1 − 0.5584)/0.06 + €1 000·0.5584 = €331.20 + €558.39 = €889.60

売却価格

C = €45.00, i = 0.075, N = 9
€45.00·(1 − 0.5216)/0.075 + €1 000·0.5216 = €287.05 + €521.58 = €808.63

保有期間利回り

HPR = (45 + 808.63 − 889.60)/889.60 = −4.043%

答え

HPR = −4.043%
6.債券の価格と利回り

答え: YTM = 10.48 %

債券の価格:債券の価格は、そのキャッシュフローを最終利回り(YTM)で割り引いた現在価値です。クーポンは年金をなし、額面は満期に償還されます。P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ。利回りがクーポンレートより高いと債券は額面を下回る価格で取引され、低いと額面を上回る価格で取引されます。

利回りの方程式

€860 = €80·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹

数値的に解く

P(10%) = €884.82, P(11%) = €833.89
YTM = 10.48%

答え

YTM = 10.48%
7.CAPM と WACC

答え: WACC = 6.339 %

資本コスト:CAPM は株主の要求収益率を与えます:re = rf + β·(rm − rf)。加重平均資本コストは、株主資本と負債を時価で加重して組み合わせます:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T)、ただし V = E + D。支払利息は税務上損金に算入できるので、(1 − T) がつきます。

ウェイト

V = €8 000 000, E/V = 0.25, D/V = 0.75

WACC

WACC = 0.25·12% + 0.75·6%·(1 − 0.258) = 6.339%

答え

WACC = 6.339%
8.CAPM と WACC

答え: WACC = 7.704 %

資本コスト:CAPM は株主の要求収益率を与えます:re = rf + β·(rm − rf)。加重平均資本コストは、株主資本と負債を時価で加重して組み合わせます:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T)、ただし V = E + D。支払利息は税務上損金に算入できるので、(1 − T) がつきます。

株主資本コスト

D1 = 2.8·1.04 = €2.91
re = 2.912/39 + 0.04 = 11.47%

時価

E = 1 000 000·€39.00 = €39 000 000
V = €70 200 000, E/V = 0.5556, D/V = 0.4444

WACC

WACC = 0.5556·11.47% + 0.4444·4%·(1 − 0.25) = 7.704%

答え

WACC = 7.704%
9.記述統計

答え: s = 12.02

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

平均

x̄ = 241/6 = 40.17

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 9.833² + (−2.167)² + (−21.17)² + 11.83² + (−3.167)² + 4.833² = 722.8

標準偏差

s = √(722.8/5) = 12.02

答え

s = 12.02
10.記述統計

答え: P = 0.06681

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

標準化する

z = 1.5

標準正規分布表

Φ(1.5) = 0.9332
P = 1 − 0.9332 = 0.06681

答え

P = 0.06681
11.確率

答え: σ = 11

離散確率変数:確率分布は、変数がとりうるすべての値 x とその確率 p(x) を並べたものです。確率は 0 と 1 の間にあり、合計は 1 になります。期待値(平均)は E(X) = Σx·p(x) で、長期的な平均です。分散は Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²、標準偏差は σ = √Var(X) です。一次変換 Y = aX + b では E(Y) = a·E(X) + b、Var(Y) = a²·Var(X)、σY = |a|·σX となり、定数を加えてもばらつきは変わりません。

平均

μ = 10·0.3 + 20·0.3 + 30·0.2 + 40·0.2 = 23

2 乗の平均

E(X²) = 100·0.3 + 400·0.3 + 900·0.2 + 1600·0.2 = 650

分散

Var(X) = 650 − 23² = 121
σ = √121 = 11

答え

σ = 11
12.確率

答え: σY = 4.779

離散確率変数:確率分布は、変数がとりうるすべての値 x とその確率 p(x) を並べたものです。確率は 0 と 1 の間にあり、合計は 1 になります。期待値(平均)は E(X) = Σx·p(x) で、長期的な平均です。分散は Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²、標準偏差は σ = √Var(X) です。一次変換 Y = aX + b では E(Y) = a·E(X) + b、Var(Y) = a²·Var(X)、σY = |a|·σX となり、定数を加えてもばらつきは変わりません。

X のばらつき

μ = 3.3, Var(X) = 5.71, σX = 2.39

一次変換

σY = |2|·2.39 = 4.779

答え

σY = 4.779

平均は変化します:E(Y) = 2·3.3 + 5 = 11.6。

13.正規分布

答え: z = 2

面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。

z の左側の面積

Φ(z) = 1 − 0.0228 = 0.9772

z 表を逆に読む

表の中で 0.9772 を見つけ、z を読み取ります。

z = 2.00

答え

z = 2.00
14.正規分布

答え: x = 247.4 g

面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。

左側の面積

Φ(z) = 0.3

表からの z

z ≈ −0.52

元の単位に戻す

x = 250 − 0.52·5 = 247.4 g

答え

x = 247.4 g
15.信頼区間

答え: 下限 = 51.31

平均の信頼区間:x̄ ± 誤差の幅。母集団の σ が既知なら誤差の幅は z·σ/√n、標本標準偏差 s しかなければ自由度 n − 1 の t を使って t·s/√n です。臨界値:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。誤差の幅を E 以下にするには n ≥ (z·σ/E)² が必要で、端数は切り上げます。

臨界値

df = n − 1 = 10, t = 2.228

誤差の幅

E = 2.228·4/√11 = 2.687

区間

54 ± 2.687 → [51.31, 56.69]

答え

下限 = 51.31
16.信頼区間

答え: n = 664

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

n について解く

n = 2.576²·0.5·0.5/0.05² = 663.6

切り上げる

n = 664

答え

n = 664
17.仮説検定と信頼区間

答え: t = 1.2

平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。

標準誤差

SE = 12/√64 = 12/8 = 1.5

検定統計量

t = (101.8 − 100)/1.5 = 1.2

答え

t = 1.2
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| < 1.998 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。

18.仮説検定と信頼区間

答え: n = 17

平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。

n について解く

n = (2.576·4/2.5)² = 16.99

切り上げる

n = 17

答え

n = 17
19.線形回帰と相関

答え: r = 0.9977

最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。

偏差平方和・偏差積和

Sxy = 2154 − 30·331/5 = 168
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 22621 − 331²/5 = 708.8

相関係数

r = 168/√(40·708.8) = 0.9977

答え

r = 0.9977
20.線形回帰と相関

答え: e = −2.167

最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。

平均

x̄ = 42/6 = 7
ȳ = 115/6 = 19.17

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 175

回帰直線

b = 175/70 = 2.5
a = 19.17 − 2.5·7 = 1.667
ŷ = 1.667 + 2.5·x

予測値

ŷ = 1.667 + 2.5·9 = 24.17

残差

e = 22 − 24.17 = −2.167

答え

e = −2.167

点は直線より下にあります。

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