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01211 + EAR = ?18% / 2

クレジットカードの名目年利は 18%、半年複利です。実効年利率 EAR をパーセントで求めなさい。

r = 18%m = 2
EAR = %
2.貨幣の時間価値むずかしい
か月0123…300€150 000A?AAA

€150 000 のローンを 25 年間、毎月の元利均等払いで返済します。金利は年 7.2%、月複利です。毎月の返済額 A を求めなさい。

P = €150 0007.2% / 12N = 300
A = €
3.NPV と IRRふつう
年012345−80 00019 00019 00019 00019 00035 000

ある機械の費用は今日 €80 000 です。5 年間、毎年末に €19 000 を生み、その後 €16 000 で売却できます。資本コストは 10% です。正味現在価値 NPV を求めなさい。

C0 = €80 000CF = €19 000S = €16 000n = 5r = 10%
NPV = €
4.NPV と IRRむずかしい
年01234−50 00024 50030 00026 50028 000

あるプロジェクトの費用は €50 000 で、1 年目から 4 年目の各年末に €24 500, €30 000, €26 500, €28 000 を生みます。キャッシュフローは資本コスト 8% で再投資できます。修正内部収益率 MIRR をパーセントで求めなさい。

r = 8%CF0 = −50 000CF1 = 24 500CF2 = 30 000CF3 = 26 500CF4 = 28 000
MIRR = %
5.債券の価格と利回りふつう
年0123…15P€45€45€45 + €1 000

額面 €1 000 の債券が年 4.5% のクーポンを支払い、15 年後に満期を迎えます。最終利回りが 5% から 5.5% に変化します。債券価格はどれだけ ΔP 変化しますか?

F = €1 000クーポンレート = 4.5%n = 15y1 = 5%y2 = 5.5%
ΔP = €
6.債券の価格と利回りむずかしい
年0123€1 025€70€70 + €1 000

額面 €1 000、年クーポン 7% の債券が 3 年後に満期を迎え、€1 025 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 = 7%n = 3P = €1 025
YTM = %
7.CAPM と WACCふつう
WACC = ?自己資本€8 000 000re​ = 12%負債€5 000 000rd​ = 3%T = 28%

ある企業は時価 €8 000 000 の株主資本と時価 €5 000 000 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 3%、税率は 28% です。WACC を求めなさい。

E = €8 000 000D = €5 000 000re = 12%rd = 3%T = 28%
WACC = %
8.CAPM と WACCむずかしい
WACC = ?自己資本2 000 000 × €39.50β = 1.2rf​ = 2.5%, rm​ = 7.5%負債20 000 × €980rd​ = 6%T = 28%

ある企業は1 株 €39.50 の株式 2 000 000 株と、1 口 €980 で取引されている債券 20 000 口をもっています。税引前負債コストは 6%、税率は 28% です。株式のベータは 1.2、無リスク金利は 2.5%、市場収益率は 7.5% です。WACC を求めなさい。

β = 1.2rf = 2.5%rm = 7.5%rd = 6%T = 28%
WACC = %
9.記述統計ふつう
15202530354045505560

データの標本標準偏差 s を求めなさい:34, 15, 55, 15, 60。

n = 5
s =
10.記述統計むずかしい
z −2−1012

試験の点数は平均 50、標準偏差 12 の正規分布に従います。65 点の z スコア z を求めなさい。

μ = 50σ = 12x = 65
z =
11.確率ふつう
xp(x)10.2520.2530.340.2μ = 2.45

示された分布について、X の分散 Var(X) を求めなさい。

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.25, 0.3, 0.2
Var(X) =
12.確率むずかしい
n = 8, p = 0.25: P(X ≤ 1) = ?k012345678

部品を 8 個試験し、各部品は独立に確率 0.25 で故障します。故障が多くとも 1 個である確率 P はいくつですか?

n = 8p = 0.25
P =
13.正規分布ふつう
105 s108.2 sX + Y?

X は平均 60 s、標準偏差 5 s の正規分布に従い、Y は X と独立で、平均 45 s、標準偏差 4 s の正規分布に従います。X + Y が 108.2 s を超える確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 108.2 s
P =
14.正規分布むずかしい
4 s0X − Y?

走者 A の周回タイム X と走者 B の周回タイム Y は独立な正規変数です:X は平均 52 s、標準偏差 4 s、Y は平均 48 s、標準偏差 3 s です。X が Y より大きい確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
15.信頼区間ふつう
n = 7, s = 4.5LUx̄ = 88.5E = ?90%

7 個からなる標本の平均は 88.5、標準偏差は s = 4.5 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 90% 信頼区間の誤差の幅 E を求めなさい。

n = 7x̄ = 88.5s = 4.590%t(6) = 1.943
E =
16.信頼区間むずかしい
σ = 6, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.595%

母標準偏差は 6 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 1.5 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 = 6E = 1.595%
n =
17.仮説検定と信頼区間ふつう
−2.3062.306t = ?df = 8

9 人の従業員が研修の前後にタイピングテストを受けます。各人について差 d = 後 − 前(1 分あたりの単語数)を記録します。差の平均は 3.52、差の標準偏差は 4.8 です。H₀: μd = 0 の対応のある検定統計量 t を求めなさい。

n = 9d̄ = 3.52sd = 4.8
t =
18.仮説検定と信頼区間むずかしい
μ₀x̄c

H₀: μ = 50 対 H₁: μ < 50 の片側 z 検定を、α = 0.05、標本サイズ 36 で行います。標準偏差は 9 であることがわかっています。実際の平均は 45.5 です。 検定の検出力 1 − β をパーセントで求めなさい。

μ₀ = 50μ = 45.5σ = 9n = 36α = 0.05
1 − β = %
19.線形回帰と相関ふつう
xy3315337429401148xy510304050

表は x = 広告費(k€) と y = 売上高(k€) 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 = 35Σy = 194Σx² = 285Σy² = 7718Σxy = 1440
r =
20.線形回帰と相関むずかしい
xy126224320420520xy2420222426x = 2.5

表は x = 車の年数(年) と y = 価格(k€) の 5 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 = 2.5 のときの ŷ を予測しなさい。

n = 5x = 2.5
ŷ =

3溶液

1.貨幣の時間価値

答え: EAR = 18.81 %

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 = 0.18/2 = 0.09

1 年分の複利計算

EAR = (1 + 0.09)2 − 1 = 1.188 − 1 = 18.81%

答え

EAR = 18.81%

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: A = 1079 €

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。

月利と返済回数

i = 0.07200000000000001/12 = 0.006
N = 12·25 = 300

返済額

等額 A の支払い N 回の現在価値は A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i です。これを借入額と等しくおいて A を求めます。

(1 + i)−N = 0.1662
A = 150 000·0.006/(1 − 0.1662) = €1 079.38

答え

A = €1 079.38
3.NPV と IRR

答え: NPV = 1960 €

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。

毎年のキャッシュフローの現在価値

19 000·3.791 = 72 024.95

残存価値の現在価値

16 000/1.611 = 9 934.74

NPV

NPV = −80 000 + 72 024.95 + 9 934.74 = €1 959.69

答え

NPV = €1 959.69
4.NPV と IRR

答え: MIRR = 25.1 %

修正 IRR:各流入を再投資利率(通常は資本コスト)でプロジェクトの終わりまで複利計算し、終価 TV を求めます。MIRR は初期投資を TV に変える利率です:MIRR = (TV/C₀)^(1/n) − 1。

流入の終価

24 500·1.083 = 30 862.94
30 000·1.082 = 34 992.00
26 500·1.081 = 28 620.00
28 000·1.080 = 28 000.00
TV = 122 474.94

MIRR

MIRR = (122 474.94/50 000)1/4 − 1 = 25.1%

答え

MIRR = 25.1%
5.債券の価格と利回り

答え: ΔP = −48.48 €

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。

元の利回りでの価格

C = €45.00, i = 0.05, N = 15
€45.00·(1 − 0.481)/0.05 + €1 000·0.481 = €467.08 + €481.02 = €948.10

新しい利回りでの価格

C = €45.00, i = 0.055, N = 15
€45.00·(1 − 0.4479)/0.055 + €1 000·0.4479 = €451.69 + €447.93 = €899.62

変化

ΔP = 899.62 − 948.10 = −€48.48

答え

ΔP = −€48.48
6.債券の価格と利回り

答え: YTM = 6.064 %

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

€1 025 = €70·(1 − (1 + y)⁻³)/y + €1 000/(1 + y)³

数値的に解く

P(6%) = €1 026.73, P(7%) = €1 000.00
YTM = 6.064%

答え

YTM = 6.064%
7.CAPM と WACC

答え: WACC = 8.215 %

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 = €13 000 000, E/V = 0.6154, D/V = 0.3846

WACC

WACC = 0.6154·12% + 0.3846·3%·(1 − 0.28) = 8.215%

答え

WACC = 8.215%
8.CAPM と WACC

答え: WACC = 7.669 %

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·€39.50 = €79 000 000
D = 20 000·€980 = €19 600 000

株主資本コスト(CAPM)

re = 2.5% + 1.2·5% = 8.5%

ウェイト

V = €98 600 000, E/V = 0.8012, D/V = 0.1988

WACC

WACC = 0.8012·8.5% + 0.1988·6%·(1 − 0.28) = 7.669%

答え

WACC = 7.669%
9.記述統計

答え: s = 21.35

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 = 179/5 = 35.8

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−1.8)² + (−20.8)² + 19.2² + (−20.8)² + 24.2² = 1823

標準偏差

s = √(1823/4) = 21.35

答え

s = 21.35
10.記述統計

答え: z = 1.25

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 = (65 − 50)/12 = 1.25

答え

z = 1.25
11.確率

答え: Var(X) = 1.147

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 = 1·0.25 + 2·0.25 + 3·0.3 + 4·0.2 = 2.45

2 乗の平均

E(X²) = 1·0.25 + 4·0.25 + 9·0.3 + 16·0.2 = 7.15

分散

Var(X) = 7.15 − 2.45² = 1.147

答え

Var(X) = 1.147
12.確率

答え: P = 0.3671

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。

故障 0 個と 1 個

P(X = 0) = 0.758 = 0.1001
P(X = 1) = 8·0.25·0.757 = 0.267

足し合わせる

P = 0.1001 + 0.267 = 0.3671

答え

P = 0.3671
13.正規分布

答え: P = 0.3085

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。

和の分布

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6.403 s

標準化する

z = (108.2 − 105)/6.403 = 0.5

上側確率

P = 1 − Φ(0.5) = 1 − 0.6915 = 0.3085

答え

P = 0.3085
14.正規分布

答え: P = 0.7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

標準化する

z = (0 − 4)/5 = −0.8

確率

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

答え

P = 0.7881
15.信頼区間

答え: E = 3.305

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 = 6, t = 1.943

誤差の幅

E = 1.943·4.5/√7 = 3.305

答え

E = 3.305
16.信頼区間

答え: n = 62

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 = (1.96·6/1.5)² = 61.47

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 = 62

答え

n = 62
17.仮説検定と信頼区間

答え: t = 2.2

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

差の平均の標準誤差

SE = 4.8/√9 = 1.6

検定統計量

t = 3.52/1.6 = 2.2

答え

t = 2.2

df = 8 のとき、両側 5% の臨界値は 2.306 です。|t| の方が小さいので、H₀ は棄却されません。

18.仮説検定と信頼区間

答え: 1 − β = 91.23 %

検定の検出力:検出力 = 1 − β は、H₀ が誤っているときに H₀ を棄却する確率です。μ₀ と z_α から境界値 x̄c を求め、真の平均を使って x̄c を超える確率を計算します:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。

臨界標本平均

SE = 9/√36 = 1.5
x̄c = 50 − 1.645·1.5 = 47.53

真の平均のもとでの z

z = (47.53 − 45.5)/1.5 = 1.355

電力

検出力 = P(Z < 1.355) = 91.23%
1 − β = 91.23%

答え

1 − β = 91.23%
19.線形回帰と相関

答え: r = 0.9386

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 = 1440 − 35·194/5 = 82
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 7718 − 194²/5 = 190.8

相関係数

r = 82/√(40·190.8) = 0.9386

答え

r = 0.9386
20.線形回帰と相関

答え: ŷ = 22.8

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 = 15/5 = 3
ȳ = 110/5 = 22

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −16

回帰直線

b = −16/10 = −1.6
a = 22 − (−1.6)·3 = 26.8
ŷ = 26.8 − 1.6·x

予測

ŷ = 26.8 + (−1.6)·2.5 = 22.8

答え

ŷ = 22.8

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