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 = ?€50 000

8 年後に €50 000 が必要です。口座の利率は年 3.6%、月複利です。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 = €50 0003.6% / 12n = 8
PV = €
2.貨幣の時間価値むずかしい
か月0123…240€250€250€250FV = ?

20 年間、毎月末に €250 を積み立てます。口座の利率は年 6%、月複利です。最後にいくら貯まりますか?FV を求めなさい。

A = €2506% / 12N = 240
FV = €
3.NPV と IRRふつう
年01234−20 0009 0006 0007 0006 000

€20 000 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:€9 000, €6 000, €7 000, €6 000。資本コストは 6% です。正味現在価値 NPV を求めなさい。

r = 6%CF0 = −20 000CF1 = 9 000CF2 = 6 000CF3 = 7 000CF4 = 6 000
NPV = €
4.NPV と IRRむずかしい
年0123−10 0005 0004 5005 000

あるプロジェクトの費用は €10 000 で、1 年目から 3 年目の各年末に €5 000, €4 500, €5 000 を生みます。キャッシュフローは資本コスト 10% 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 = 10%CF0 = −10 000CF1 = 5 000CF2 = 4 500CF3 = 5 000
MIRR = %
5.債券の価格と利回りふつう
年0123…14P€30€30€30 + €1 000

額面 €1 000 の債券が年 3% のクーポンを支払い、14 年後に満期を迎えます。最終利回りが 5.5% から 4.5% 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 = 3%n = 14y1 = 5.5%y2 = 4.5%
ΔP = €
6.債券の価格と利回りむずかしい
年0123…8€1 110€30€30 + €1 000

額面 €1 000、年クーポン 3% の債券が 8 年後に満期を迎え、€1 110 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 = 3%n = 8P = €1 110
YTM = %
7.CAPM と WACCふつう
WACC = ?自己資本€5 000 000re​ = 13%負債€1 000 000rd​ = 3%T = 25.8%

ある企業は時価 €5 000 000 の株主資本と時価 €1 000 000 の負債をもっています。株主資本コストは 13%、税引前負債コストは 3%、税率は 25.8% です。WACC を求めなさい。

E = €5 000 000D = €1 000 000re = 13%rd = 3%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM と WACCむずかしい
rf​ = 4%, rm​ − rf​ = 4.5%負債なし自己資本βU​ = 0.9D/E = 1自己資本re​ = ?負債T = 20%

ある会社の事業のアンレバードベータ(資産ベータ)は 0.9 です。負債資本比率を 1 にする計画です。税率は 20%、無リスク金利は 4%、市場リスクプレミアムは 4.5% です。新しい資本構成での株主資本コスト re を求めなさい。

βU = 0.9D/E = 1T = 20%rf = 4%rm − rf = 4.5%
re = %
9.記述統計ふつう
1520253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:49, 43, 37, 11, 53, 39, 49。

n = 7
s =
10.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 100、標準偏差 20 の正規分布に従います。60 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 100σ = 20x = 60
P =
11.確率ふつう
n = 7k = 3N = ?

7 人のグループから 3 人の委員会を選ぶ方法 N は何通りですか?順序は問いません。

n = 7k = 3
N =
12.確率むずかしい
€p(x)−30.75120.21470.05

ゲームの参加費は €3 です。確率 0.2 で €15、確率 0.05 で €150 を獲得し、それ以外では何も獲得しません。賭け金は戻りません。1 ゲームあたりの純利得の期待値 E(G) を求めなさい。

賭け金 = €3€15: p = 0.2€150: p = 0.05
E(G) = €
13.正規分布ふつう
436532P = ?

電池の寿命は、平均 500 h、標準偏差 40 h の正規分布に従います。436 から 532 h 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 = 500σ = 40x1 = 436x2 = 532
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 = 21, s = 8LU = ?x̄ = 82E99%

21 個からなる標本の平均は 82、標準偏差は s = 8 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 99% 信頼区間の上限を求めなさい。

n = 21x̄ = 82s = 899%t(20) = 2.845
上限 =
16.信頼区間むずかしい
σ = 35, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

母標準偏差は 35 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 = 35E = 295%
n =
17.仮説検定と信頼区間ふつう
−2.0932.093t = ?df = 19

2 つの指導法を比べます。グループ 1:11 人の学生、平均点 91.5、標準偏差 8。グループ 2:10 人の学生、平均点 85.2、標準偏差 9。母分散が等しいと仮定し、プールした 2 標本 t 検定を使います。差を x̄₁ − x̄₂(グループ 1 − グループ 2)として、H₀: μ₁ = μ₂ の検定統計量 t を求めなさい。

n₁ = 11x̄₁ = 91.5s₁ = 8n₂ = 10x̄₂ = 85.2s₂ = 9
t =
18.仮説検定と信頼区間むずかしい
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0.05βσ = 15, 検出力 80%, n = ?

α = 0.05 の片側 z 検定で、平均の 3 単位のずれを検出力 80% で検出しなければなりません。標準偏差は 15 です。最小の標本サイズ n を求めなさい。

α = 0.05検出力 = 80%δ = 3σ = 15zα = 1.645zβ = 0.842
n =
19.線形回帰と相関ふつう
xy2544596658781085xy510607080

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。 最小二乗直線の決定係数 r² を求めなさい。

n = 5
r² =
20.線形回帰と相関むずかしい
xy2354416508581064xy510405060x = 9

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。 最小二乗直線 ŷ = a + b·x を用います。 x = 9 のときの ŷ を予測しなさい。

n = 5x = 9
ŷ =

3溶液

1.貨幣の時間価値

答え: PV = 37504 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·8 = 96

現在価値

PV = FV/(1 + i)N = 50 000/1.333 = €37 504.25

答え

PV = €37 504.25
2.貨幣の時間価値

答え: FV = 115510 €

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。

月利と積立回数

i = 0.06/12 = 0.005
N = 12·20 = 240

積立金の将来価値

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 250·(3.31 − 1)/0.005 = €115 510.22

答え

FV = €115 510.22

自分で払い込んだのは €60 000。残りは利息です。

3.NPV と IRR

答え: NPV = 4460 €

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 = −20 000
CF1/(1 + 0.06)1 = 9 000/1.06 = 8 490.57
CF2/(1 + 0.06)2 = 6 000/1.124 = 5 339.98
CF3/(1 + 0.06)3 = 7 000/1.191 = 5 877.33
CF4/(1 + 0.06)4 = 6 000/1.262 = 4 752.56

合計する

NPV = €4 460.44

答え

NPV = €4 460.44

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: MIRR = 16.96 %

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

5 000·1.12 = 6 050.00
4 500·1.11 = 4 950.00
5 000·1.10 = 5 000.00
TV = 16 000.00

MIRR

MIRR = (16 000.00/10 000)1/3 − 1 = 16.96%

答え

MIRR = 16.96%
5.債券の価格と利回り

答え: ΔP = 86.4 €

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 = €30.00, i = 0.055, N = 14
€30.00·(1 − 0.4726)/0.055 + €1 000·0.4726 = €287.69 + €472.57 = €760.26

新しい利回りでの価格

C = €30.00, i = 0.045, N = 14
€30.00·(1 − 0.54)/0.045 + €1 000·0.54 = €306.68 + €539.97 = €846.66

変化

ΔP = 846.66 − 760.26 = €86.40

答え

ΔP = €86.40
6.債券の価格と利回り

答え: YTM = 1.529 %

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

€1 110 = €30·(1 − (1 + y)⁻⁸)/y + €1 000/(1 + y)⁸

数値的に解く

P(1%) = €1 153.03, P(2%) = €1 073.25
YTM = 1.529%

答え

YTM = 1.529%
7.CAPM と WACC

答え: WACC = 11.2 %

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 = €6 000 000, E/V = 0.8333, D/V = 0.1667

WACC

WACC = 0.8333·13% + 0.1667·3%·(1 − 0.258) = 11.2%

答え

WACC = 11.2%
8.CAPM と WACC

答え: re = 11.29 %

レバードベータ(ハマダの式):負債があると株式のリスクは高まります。βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E) で、βU は負債のない事業のベータです。ベータを別の資本構成に移すには、まずアンレバーし、次に新しい D/E でリレバーします。

レバードベータ

βL = 0.9·(1 + 0.8·1) = 1.62

株主資本コスト(CAPM)

re = 4% + 1.62·4.5% = 11.29%

答え

re = 11.29%
9.記述統計

答え: s = 14.09

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 = 281/7 = 40.14

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 8.857² + 2.857² + (−3.143)² + (−29.14)² + 12.86² + (−1.143)² + 8.857² = 1191

標準偏差

s = √(1191/6) = 14.09

答え

s = 14.09
10.記述統計

答え: P = 0.02275

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 = −2

標準正規分布表

Φ(−2) = 0.02275
P = 0.02275

答え

P = 0.02275
11.確率

答え: N = 35

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。

組合せ

C(7, 3) = (7·6·5)/(3·2·1) = 35

答え

N = 35
12.確率

答え: E(G) = 7.5 €

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。

純利得の結果

G: 12 (p = 0.2), 147 (p = 0.05), −3 (p = 0.75)

期待値

E(G) = 12·0.2 + 147·0.05 − 3·0.75 = 7.5 €

答え

E(G) = 7.5 €

正の値は、平均して得をすることを意味します。

13.正規分布

答え: P = 0.7333

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 = (436 − 500)/40 = −1.6
z₂ = (532 − 500)/40 = 0.8

間の面積

P = Φ(0.8) − Φ(−1.6) = 0.7881 − 0.0548 = 0.7333

答え

P = 0.7333
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: 上限 = 86.97

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 = 20, t = 2.845

誤差の幅

E = 2.845·8/√21 = 4.967

区間

82 ± 4.967 → [77.03, 86.97]

答え

上限 = 86.97
16.信頼区間

答え: n = 1177

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 = (1.96·35/2)² = 1176

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 = 1177

答え

n = 1177
17.仮説検定と信頼区間

答え: t = 1.699

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

プールした分散

sp² = (10·8² + 9·9²)/19 = 72.05
sp = 8.488

標準誤差

SE = 8.488·√(1/11 + 1/10) = 3.709

検定統計量

t = (91.5 − 85.2)/3.709 = 1.699

答え

t = 1.699

df = 19 のとき、両側 5% の臨界値は 2.093 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: n = 155

検定に必要な標本サイズ:有意水準 α の片側 z 検定で、真のずれ δ を検出力 1 − β で検出するには、標準誤差が δ = (z_α + z_β)·σ/√n を満たす必要があるので、n = ((z_α + z_β)·σ/δ)² を切り上げます。

n について解く

n = ((1.645 + 0.842)·15/3)² = 154.6

切り上げる

n = 155

答え

n = 155
19.線形回帰と相関

答え: r² = 0.9723

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 = 30/5 = 6
ȳ = 341/5 = 68.2

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 162
Syy = Σ(y − ȳ)² = 674.8

決定係数

r² = 162²/(40·674.8) = 0.9723

答え

r² = 0.9723

y の変動の約 97.23% が直線で説明されます。

20.線形回帰と相関

答え: ŷ = 60.85

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 = 30/5 = 6
ȳ = 248/5 = 49.6

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 150

回帰直線

b = 150/40 = 3.75
a = 49.6 − 3.75·6 = 27.1
ŷ = 27.1 + 3.75·x

予測

ŷ = 27.1 + 3.75·9 = 60.85

答え

ŷ = 60.85

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