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一元线性回归 ​

先画图 ​

对于一元线性回归来说,应该先根据目前已知的数据画出散点图,然后简单拟合一下直线,可以帮助你简单判断该数据是不是“一元线性回归”

图片来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/45973297

核心思想 ​

  • 线性关系:假设 x 和 y 之间是直线关系(y 随 x 增加而均匀增加或减少)
  • 误差:实际数据点可能不完美落在直线上(因为测量误差、随机变异等),回归模型会尽量让所有点到直线的距离之和最小
  • 目标:量化关系的强度和方向(比如斜率表示变化率)

回归方程的标准表示: ​

y^=a+bx

其中:

  • y:因变量
  • x:自变量
  • a:截距
  • b:斜率

需要注意的是,y 和 x 并不是相关影响的关系

回归方程的参数计算 ​

计算的关键是求出截距 a 和斜率 b:

其中斜率 b:

b=∑(xi−x¯)∑(xi−x¯)2=∑xy−nx¯y¯∑(x)2−nx¯2

由于线性回归方程恒过 (X¯,Y¯)

故,截距 a:

a=Y¯−aX¯

对于某组数据 (2,35),(3,36),(4,41),(5,45),(6,44),可以将其绘制成表:

xyxyx2
235704
3361089
44116416
54522525
64426416
X¯=4,Y¯=40.2,∑xy=831,∑(x2)=90

其中 n=5

b=∑xy−nX¯Y¯∑(x)2−n(X¯)2=831−5×4×40.290−5×42=2.7a=Y¯−bX¯=40.2−2.7×4=29.4

故:

y^=a+bx=29.4+2.7x

线性回归的检验 ​

原假设 ​

H0:β=0 X 与 Y 没有显著的直线关系 Ha:β≠ X 与 Y 有显著的直线关系

使用单因素方差检验来判断是否存在回归关系

ANOVA 表 ​

来源(Source)平方和(SS)自由度(df)均方(MS)
回归 (Regression)SSR1MSR
残差 (Error)SSEn-2MSE
总体SSTn-1-

总平方和(总的变异)

SST=∑(yi−Y¯)2

回归平方和(模型解释的变异)

SSR=∑(yi^−Y¯)2

残差平方和(模型未解释的变异)

SSE=∑(yi−yi^)2

故,F 统计量为:

F=MSRMSE

计算简式 ​

Sxx=∑xi2−(∑xi)2n(等价于 SSx )Syy=∑yi2−(∑yi)2n(总平方和 SST)Sxy=∑xiyi−(∑xi)(∑yi)n(协方差)SSR=b2Sxx=bSxySSE=Syy−bSxySST=Syy

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