一元线性回归模型
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第三章 一元线性回归模型一、预备知识(一)相关概念对于一个双变量总体,若由基础理论,变量和变量之间存在因果),(i i x y x y 关系,或的变异可用来解释的变异。
为检验两变量间因果关系是否存在、x y 度量自变量对因变量影响的强弱与显著性以及利用解释变量去预测因变量x y x ,引入一元回归分析这一工具。
y 将给定条件下的均值i x i yi i i x x y E 10)|(ββ+=(3.1)定义为总体回归函数(PopulationRegressionFunction,PRF )。
定义为误差项(errorterm ),记为,即,这样)|(i i i x y E y -i μ)|(i i i i x y E y -=μ,或i i i i x y E y μ+=)|(i i i x y μββ++=10(3.2)(3.2)式称为总体回归模型或者随机总体回归函数。
其中,称为解释变量x (explanatory variable )或自变量(independent variable );称为被解释y 变量(explained variable )或因变量(dependent variable );误差项解释μ了因变量的变动中不能完全被自变量所解释的部分。
误差项的构成包括以下四个部分:(1)未纳入模型变量的影响(2)数据的测量误差(3)基础理论方程具有与回归方程不同的函数形式,比如自变量与因变量之间可能是非线性关系(4)纯随机和不可预料的事件。
在总体回归模型(3.2)中参数是未知的,是不可观察的,统计计10,ββi μ量分析的目标之一就是估计模型的未知参数。
给定一组随机样本,对(3.1)式进行估计,若的估计量分别记n i y x i i ,,2,1),,( =10,),|(ββi i x y E 为,则定义3.3式为样本回归函数^1^0^,,ββi y ()i i x y ^1^0^ββ+=n i ,,2,1 =(3.3)注意,样本回归函数随着样本的不同而不同,也就是说是随机变量,^1^0,ββ它们的随机性是由于的随机性(同一个可能对应不同的)与的变异共i y i x i y x 同引起的。
第二章 一元线性回归模型2.1 一元线性回归模型的基本假定有一元线性回归模型(统计模型)如下, y t = β0 + β1 x t + u t上式表示变量y t 和x t 之间的真实关系。
其中y t 称被解释变量(因变量),x t 称解释变量(自变量),u t 称随机误差项,β0称常数项,β1称回归系数(通常未知)。
上模型可以分为两部分。
(1)回归函数部分,E(y t ) = β0 + β1 x t ,(2)随机部分,u t 。
图2.1 真实的回归直线这种模型可以赋予各种实际意义,居民收入与支出的关系;商品价格与供给量的关系;企业产量与库存的关系;身高与体重的关系等。
以收入与支出的关系为例。
假设固定对一个家庭进行观察,随着收入水平的不同,与支出呈线性函数关系。
但实际上数据来自各个家庭,来自同一收入水平的家庭,受其他条件的影响,如家庭子女的多少、消费习惯等等,其出也不尽相同。
所以由数据得到的散点图不在一条直线上(不呈函数关系),而是散在直线周围,服从统计关系。
“线性”一词在这里有两重含义。
它一方面指被解释变量Y 与解释变量X 之间为线性关系,即另一方面也指被解释变量与参数0β、1β之间的线性关系,即。
1ty x β∂=∂,221ty β∂=∂0 ,1ty β∂=∂,2200ty β∂=∂2.1.2 随机误差项的性质随机误差项u t 中可能包括家庭人口数不同,消费习惯不同,不同地域的消费指数不同,不同家庭的外来收入不同等因素。
所以在经济问题上“控制其他因素不变”是不可能的。
随机误差项u t 正是计量模型与其它模型的区别所在,也是其优势所在,今后咱们的很多内容,都是围绕随机误差项u t 进行了。
回归模型的随机误差项中一般包括如下几项内容: (1)非重要解释变量的省略,(2)数学模型形式欠妥, (3)测量误差等,(4)随机误差(自然灾害、经济危机、人的偶然行为等)。
2.1.3 一元线性回归模型的基本假定通常线性回归函数E(y t ) = β0 + β1 x t 是观察不到的,利用样本得到的只是对E(y t ) =β0 + β1 x t 的估计,即对β0和β1的估计。
一元回归线性模型
一元线性回归模型,又称为简单线性回归模型,是机器学习中常
用的回归模型,它是利用一个自变量X来预测因变量Y的结果。
一元
线性回归模型将样本数据映射为一条直线,如y=ax+b,其中a是斜率,b是截距,也就是说,一元线性回归模型中的参数是斜率和截距,而拟
合的直线就是根据样本数据估计出来的最佳拟合直线。
目标函数是求解参数 a 和 b,使得误差平方和最小,具体来说,
目标函数的表达式为:J(a,b)=Σi(yi-f(xi))^2,其中f(x)=ax+b,yi为观测值,xi为观测值对应的自变量。
对于一元线性回归模型,求解参数 a 和 b 的最优方法要么是直
接用梯度下降法求解,要么是用最小二乘法求解。
梯度下降法求解时,需构造损失函数,使用梯度下降法迭代更新参数,直到获得最优结果;而最小二乘法求解时,通过求解参数关于损失函数的导数,便可解出
模型参数,从而得到最优结果。
一元线性回归模型在实际应用中有很多优点,其中最重要的就是
它易于拟合和解释,它求解简单,可以很大程度上减少了计算复杂度,而且可以很好地预测因变量的值,也可以用来检验变量之间的关系。