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
年0123…8PV = ?€25 000

8 年後に €25 000 が必要です。口座の利率は年 6%、四半期複利です。今日いくら預ければよいですか?現在価値 PV を求めなさい。

FV = €25 0006% / 4n = 8
PV = €
2.貨幣の時間価値むずかしい
か月0123…48€25 000AAAA7.2% / 12, I = ?

€25 000 のローンを、年 7.2%、月複利で 4 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 = €25 0007.2% / 12N = 48
I = €
3.NPV と IRRふつう
年0123−75 00037 00034 00026 000

€75 000 の投資が、1 年目から 3 年目の各年末に次のキャッシュフローを生みます:€37 000, €34 000, €26 000。資本コストは 9% です。正味現在価値 NPV を求めなさい。

r = 9%CF0 = −75 000CF1 = 37 000CF2 = 34 000CF3 = 26 000
NPV = €
4.NPV と IRRむずかしい
年012−50 00029 00027 500

あるプロジェクトは €50 000 かかり、1 年目から 2 年目の各年末に €29 000, €27 500 を生みます。内部収益率 IRR をパーセントで求めなさい。

CF0 = −50 000CF1 = 29 000CF2 = 27 500
IRR = %
5.債券の価格と利回りふつう
半年0123…14€25€25€25 + €1 000P = ?

額面 €1 000 の債券が、年 5% のクーポンを年 2 回に分けて半年ごとに支払い、7 年後に満期を迎えます。最終利回りは年 5.5% です。 この債券の価格 P を求めなさい。

F = €1 000クーポンレート = 5%YTM = 5.5%n = 7
P = €
6.債券の価格と利回りむずかしい
年01234€1 055€60€60 + €1 000

額面 €1 000、年クーポン 6% の債券が 4 年後に満期を迎え、€1 055 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 = 6%n = 4P = €1 055
YTM = %
7.CAPM と WACCふつう
WACC = 7.03%自己資本€3 000 000re​ = ?負債€4 000 000rd​ = 6%T = 20%

ある会社の株主資本の価値は €3 000 000、負債の価値は €4 000 000 です。WACC は 7.03%、税引前負債コストは 6%、税率は 20% です。株主資本コスト re を求めなさい。

E = €3 000 000D = €4 000 000WACC = 7.03%rd = 6%T = 20%
re = %
8.CAPM と WACCむずかしい
WACC = ?自己資本2 000 000 × €16.00β = 1.5rf​ = 4%, rm​ = 9%負債10 000 × €1 050rd​ = 3.5%T = 20%

ある企業は1 株 €16.00 の株式 2 000 000 株と、1 口 €1 050 で取引されている債券 10 000 口をもっています。税引前負債コストは 3.5%、税率は 20% です。株式のベータは 1.5、無リスク金利は 4%、市場収益率は 9% です。WACC を求めなさい。

β = 1.5rf = 4%rm = 9%rd = 3.5%T = 20%
WACC = %
9.記述統計ふつう
152025303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:56, 20, 13, 50, 31, 24, 11。

n = 7
s =
10.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 70、標準偏差 8 の正規分布に従います。80 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 70σ = 8x = 80
P =
11.確率ふつう
P(少なくとも 1 回 6 が出る) = ??1?2?3?4?5?6P(6) = 各回 1/6

公正なさいころを 6 回振ります。少なくとも 1 回 6 が出る確率 P はいくつですか?

n = 6
P =
12.確率むずかしい
xp(x)00.0510.320.330.35μ

X は示された分布をもち、Y = 5X + 20 です。Y の標準偏差 σY を求めなさい。

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.05, 0.3, 0.3, 0.35Y = 5X + 20
σY =
13.正規分布ふつう
24.833.2P = ?

配達時間は、平均 32 min、標準偏差 6 min の正規分布に従います。24.8 から 33.2 min の間にある割合はいくらですか?P を小数で答えなさい。

μ = 32σ = 6x1 = 24.8x2 = 33.2
P =
14.正規分布むずかしい
0.05 mm0D − d?

穴の直径 D は平均 25.05 mm、標準偏差 0.015 mm の正規分布に従います。軸の直径 d は D と独立で、平均 25 mm、標準偏差 0.015 mm の正規分布に従います。無作為に選んだ軸は D − d > 0 のとき穴にはまります。はまる確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。

穴: μ = 25.05 mm, σ = 0.015 mm軸: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
15.信頼区間ふつう
n = 11, s = 15.5L = ?Ux̄ = 92E90%

11 個からなる標本の平均は 92、標準偏差は s = 15.5 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 90% 信頼区間の下限を求めなさい。

n = 11x̄ = 92s = 15.590%t(10) = 1.812
下限 =
16.信頼区間むずかしい
σ = 37, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

母標準偏差は 37 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 2 以下にするには、どれだけの標本サイズ n が必要ですか?

σ = 37E = 295%
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 120.8、標本標準偏差は 5 です。H₀: μ = 120 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 120x̄ = 120.8s = 5n = 64
t =
18.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −1.9601.96

81 回の測定の標本平均は 199.7 です。母標準偏差は 4 です。平均の 95% 信頼区間の上限 U を求めなさい。

x̄ = 199.7σ = 4n = 8195%
U =
19.線形回帰と相関ふつう
xy1443485567689741184xy5106080

表は x = 勉強時間 と y = 試験の得点 の 6 組の対になった観測値を示しています。 最小二乗直線の決定係数 r² を求めなさい。

n = 6
r² =
20.線形回帰と相関むずかしい
xy128223326422519621xy2462025x = 4.5

表は x = 車の年数(年) と y = 価格(k€) 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。 x = 4.5 のときの ŷ を予測しなさい。

n = 6x = 4.5
ŷ =

3溶液

1.貨幣の時間価値

答え: PV = 15525 €

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。

利率と期間数

i = 0.06/4 = 0.015
N = 4·8 = 32

現在価値

PV = FV/(1 + i)N = 25 000/1.61 = €15 524.82

答え

PV = €15 524.82
2.貨幣の時間価値

答え: I = 3847 €

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 = 0.006, N = 48
A = 25 000·0.006/(1 − (1 + 0.006)−48) = €600.98

利息の総額

I = N·A − P = 48·601 − 25 000 = €3 846.97

答え

I = €3 846.97
3.NPV と IRR

答え: NPV = 7639 €

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 = −75 000
CF1/(1 + 0.09)1 = 37 000/1.09 = 33 944.95
CF2/(1 + 0.09)2 = 34 000/1.188 = 28 617.12
CF3/(1 + 0.09)3 = 26 000/1.295 = 20 076.77

合計する

NPV = €7 638.84

答え

NPV = €7 638.84

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: IRR = 8.63 %

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。

IRR を挟み込む

利率が上がると NPV は下がるので、IRR は NPV が正の利率と負の利率の間にあります。

NPV(5%) = 2 562.36
NPV(10%) = −909.09

絞り込む

線形補間で最初の見積もりが得られます。これを繰り返す(または電卓の IRR 機能を使う)と正確な利率が得られます。

IRR ≈ 5 + 5·2 562.36/(2 562.36 − (−909.09)) = 8.691%
正確な値: NPV(8.63%) = 0 → IRR = 8.63%

答え

IRR = 8.63%
5.債券の価格と利回り

答え: P = 971.3 €

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。

1 期あたり

C = €25.00, i = 0.0275, N = 14

クーポンの現在価値

€25.00·(1 − 0.684)/0.0275 = €287.28

額面の現在価値

€1 000·0.684 = €684.00

価格

P = €971.27

答え

P = €971.27

利回りがクーポンレートより高いので、債券は額面より安く(アンダーパーで)売られます。

6.債券の価格と利回り

答え: YTM = 4.468 %

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

€1 055 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁴)/y + €1 000/(1 + y)⁴

数値的に解く

P(4%) = €1 072.60, P(5%) = €1 035.46
YTM = 4.468%

答え

YTM = 4.468%
7.CAPM と WACC

答え: re = 10 %

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 = €7 000 000, E/V = 0.4286, D/V = 0.5714

WACC の負債の部分

0.5714·6%·(1 − 0.2) = 2.743%

株主資本コスト

re = (7.03% − 2.743%)/0.4286 = 10%

答え

re = 10%
8.CAPM と WACC

答え: WACC = 9.351 %

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。

時価

E = 2 000 000·€16.00 = €32 000 000
D = 10 000·€1 050 = €10 500 000

株主資本コスト(CAPM)

re = 4% + 1.5·5% = 11.5%

ウェイト

V = €42 500 000, E/V = 0.7529, D/V = 0.2471

WACC

WACC = 0.7529·11.5% + 0.2471·3.5%·(1 − 0.2) = 9.351%

答え

WACC = 9.351%
9.記述統計

答え: s = 17.6

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 = 205/7 = 29.29

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 26.71² + (−9.286)² + (−16.29)² + 20.71² + 1.714² + (−5.286)² + (−18.29)² = 1859

標準偏差

s = √(1859/6) = 17.6

答え

s = 17.6
10.記述統計

答え: P = 0.1056

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 = 1.25

標準正規分布表

Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056

答え

P = 0.1056
11.確率

答え: P = 0.6651

確率:どの結果も同様に確からしいとき、P(A) = 該当する場合の数/全体の場合の数。独立な事象は掛け合わせます:P(A かつ B) = P(A)·P(B)。余事象がよく役立ちます:P(少なくとも 1 回) = 1 − P(1 回もない)。二項分布:成功確率 p の独立な試行を n 回行うと、P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

余事象

P(6 が出ない) = (5/6)6 = 0.3349
P = 1 − 0.3349 = 0.6651

答え

P = 0.6651
12.確率

答え: σY = 4.603

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 = 1.95, Var(X) = 0.8475, σX = 0.9206

一次変換

σY = |5|·0.9206 = 4.603

答え

σY = 4.603

平均は変化します:E(Y) = 5·1.95 + 20 = 29.75。

13.正規分布

答え: P = 0.4642

正規分布:値 x を z スコア z = (x − μ)/σ に変換します。これは平均から標準偏差何個分離れているかを表します。z 表(または Φ(z))は z より左側の面積、つまり P(X < x) を与えます。右側の面積は 1 − Φ(z)、2 つの値の間の面積はそれぞれの左側の面積の差です。

z スコア

z₁ = (24.8 − 32)/6 = −1.2
z₂ = (33.2 − 32)/6 = 0.2

間の面積

P = Φ(0.2) − Φ(−1.2) = 0.5793 − 0.1151 = 0.4642

答え

P = 0.4642
14.正規分布

答え: P = 0.9909

正規変数の和と差:X と Y が独立で正規分布に従うなら、X + Y と X − Y も正規分布に従います。平均は足したり引いたりします:E(X ± Y) = μX ± μY。分散は差の場合でも常に足します:Var(X ± Y) = σX² + σY²、したがって σ = √(σX² + σY²) です。標準偏差を直接足すことはありません。同じ分布に従う独立な n 個の合計は、平均 n·μ、標準偏差 σ·√n です。そのあとはいつもどおり標準化します:z = (x − 平均)/σ とし、Φ(z) を読み取ります。

差の分布

μ = 25.05 − 25 = 0.05 mm, σ = 0.02121 mm

標準化する

z = (0 − 0.05)/0.02121 = −2.36

確率

P = 1 − Φ(−2.36) = 0.9909

答え

P = 0.9909
15.信頼区間

答え: 下限 = 83.53

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 = 1.812

誤差の幅

E = 1.812·15.5/√11 = 8.468

区間

92 ± 8.468 → [83.53, 100.5]

答え

下限 = 83.53
16.信頼区間

答え: n = 1315

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。

n について解く

n = (1.96·37/2)² = 1315

切り上げる

標本サイズは整数であり、切り捨てると誤差の幅が大きくなりすぎます。

n = 1315

答え

n = 1315
17.仮説検定と信頼区間

答え: t = 1.28

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 = 5/√64 = 5/8 = 0.625

検定統計量

t = (120.8 − 120)/0.625 = 1.28

答え

t = 1.28
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: U = 200.6

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。

誤差の幅

E = 1.96·4/√81 = 0.8711

区間の端

U = 199.7 + 0.8711 = 200.6

答え

U = 200.6
19.線形回帰と相関

答え: r² = 0.9853

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 = 36/6 = 6
ȳ = 374/6 = 62.33

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 290
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1219

決定係数

r² = 290²/(70·1219) = 0.9853

答え

r² = 0.9853

y の変動の約 98.53% が直線で説明されます。

20.線形回帰と相関

答え: ŷ = 21.71

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 139/6 = 23.17

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −25.5

回帰直線

b = −25.5/17.5 = −1.457
a = 23.17 − (−1.457)·3.5 = 28.27
ŷ = 28.27 − 1.457·x

予測

ŷ = 28.27 + (−1.457)·4.5 = 21.71

答え

ŷ = 21.71

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