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第12章_简单线性回归

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第12章-多重线性回归分析

第12章-多重线性回归分析
8
6 因变量总变异的分解
P
(X,Y)

Y
（Y Y） （Y Y）

（Y Y）
Y X

Y
Y
9
Y的总变异分解
Y Y Yˆ Y Y Yˆ
Y Y 2 Yˆ Y 2 Y Yˆ 2
总变异 SS总
回归平方和 剩余平方和
SS回
SS剩
10
Y的总变异分解
病程 (X2)
10.0 3.0 15.0 3.0 4.0 6.0 2.9 9.0 5.0 2.0 8.0 20.0
表 12-1 脂联素水平与相关因素的测量数据
空腹
回归模空型腹 ？
瘦素
脂联 BMI 病程 瘦素
脂联
(X3)

血糖 (X4)
素(Y)
(X1)
(X2)
(X3)
血糖 素(Y) (X4)
5.75 13.6 29.36 21.11 9.0 4.90 6.0 17.28
H 0： 1 2 3 4 0 ，即总体中各偏回归系数均为0； H 1：总体中各偏回归系数不为0或不全为0；
= 0.05。
2 计算检验统计量： 3 确定P值，作出推断结论。
拒绝H0，说明从整体上而言，用这四个自变量构成 的回归方程解释糖尿病患者体内脂联素的变化是有统 计学意义的。
的平方和 (Y Yˆ)2为最小。
只有一个自变量
两个自变量
例12-1 为了研究有关糖尿病患者体内脂联素水平的影响因 素，某医师测定30例患者的BMI、病程、瘦素、空腹血糖， 数据如表12-1所示。
BMI (X1)
24.22 24.22 19.03 23.39 19.49 24.38 19.03 21.11 23.32 24.34 23.82 22.86

张厚粲《现代心理与教育统计学》(第3版)配套题库[课后习题](线性回归)

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dfR 1
MSR
SSR dfR
=118.95
dfE N 2 =8
MSE
SSE dfE
8.08
F MSR =14.72 MSE
查 F 表， F0.01(1,8) 5.32 ， F F0.05(1,8)
5．某研究所 10 名学生研习某教授的高级统计课程，期中与期末考试成绩见下表。请 问该教授是否可以利用期中考试成绩来预测期末考试成绩?
4/6
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解：（1）建立回归方程
经计算 X 79.2， Y 84.2， sX 8.75， sY =4.52
dfE N 2 =8
MSE
SSE dfE
230.5
F MSR =9.15 MSE
查 F 表， F0.05(1,8) 5.32 ， F F0.05(1,8)
3/6
圣才电子书

方差分析表如下
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变异来源
自由度
平方和
均方
F
F0.05(1,8)
bYX
Y Y
2
=0.57
X X
a Y bX 23.13
则回归方程为 Yˆ 23.13 0.57X 。
（2）对回归方程进行检验
SST
Y2
Y 2
N
=3952.5
SSR
b2
X
2
X
N
2
=2108.6
SSE SST SSR =1843.9
dfR 1
MSR
SSR dfR
=2108.6
SST SSR N 2
MSE =15.18
2

12章 多元线性回归

12章 多元线性回归

统计学第十二章 多元线性回归一． 选择题1. 在多元线性回归分析中，t 检验是用来检验（ ） A 总体线性关系的显著性 B.各回归系数的显著性 C.样本线性关系的显著性 D ．H 0：β1=β2=…βk =02.在多元线性回归模型中，若自变量x i 对因变量y 的影响不显著，那么它的回归系数 βi 的取值（ ）A.可能为0B.可能为1C.可能小于0 D 可能大于13.在多元线性回归方程 y i ˆ=βˆ0+x 11ˆβ+x 22ˆβ+…+xkkβˆ中，回归系数βˆi表示（ ） A.自变量x i 变动1个单位时，因变量y 的平均变动额为βˆiB.其他变量不变的条件下，自变量x i 变动1个单位时，因变量y的平均变动额为βˆiC.其他变量不变的条件下，自变量x i 变动1个单位时，因变量y的变动总额为βˆiD.因变量y 变动1个单位时，因变量x i 的变动总额为βˆi4.设自变量的个数为5个，样本容量为20。

在多元回归分析中，估计标准误差的自由度为（ ）A.20B.15C.14D.18 5.在多元回归分析中，通常需要计算调整的多重判定系数R a2，这样可以避免的值（）A. 由于模型中自变量个数的增加而越来越接近1B. 由于模型中自变量个数的增加而越来越接近0C. 由于模型中样本容量的增加而越来越接近0D. 由于模型中样本容量的增加而越来越接近16.在多元线性回归分析中，如果F检验表明线性关系显著，则意味着（）A.在多个变量中至少有一个自变量与因变量之间的线性关系显著B.所有的自变量与因变量之间的线性关系都显著C.在多个变量中至少有一个自变量与因变量之间的线性关系不显著D.所有的自变量与因变量之间的线性关系都不显著7.在多元线性回归分析中，如果t检验表明回归系数βi不显著，则意味着（）A.整个回归方程的线性关系不显著B.整个回归方程的线性关系显著C.自变量x i与因变量之间的线性关系不显著D.自变量x i与因变量之间的线性关系显著8.设多元线性回归方程为Yˆ=βˆ0+x11ˆβ+x22ˆβ+…+xkkβˆ，若自变量x i的回归系数βˆi的取值接近0，这表明（）A.因变量y对自变量ix的影响不显著B.因变量y对自变量ix的影响显著C.自变量ix对因变量y的影响不显著D.自变量x对因变量y的影响显著i9.一家出租汽车公司为确定合理的管理费用，需要研究出租车司机每天的收入（元）与他的行驶时间（小时）、行驶的里程（公里）之间的关系，为此随机调查了20位出租车司机，根据每天的收入（y）、行驶时间（x1）和行驶的里程（x2）的有关数据进行回归，得到下面的有关结果（a=0.05）根据上表计算的判定系数为（）A. 0.9229B. 1.1483C. 0.3852D. 0.851610. 一家出租汽车公司为确定合理的管理费用，需要研究出租车四级每天的收入（元）与他的行驶时间（小时）、行驶的里程（公里）之间的关系，为此随机调查了20位出租车司机，根据每天的收入（y）、行驶时间（x1）和行驶的里程（x2）的有关数据进行回归，得到下面的有关结果（α=0.05）根据上表计算的估计标准误差为（）A. 306.18B. 17.50C. 16.13D. 41.9311. 一家出租汽车公司为确定合理的管理费用，需要研究出租车司机每天的收入（元）与他的行驶时间（小时）、行驶的里程（公里）之间的关系，为此随机调查了20位出租车司机，根据每天的收入（y）、行驶时间（x1）和行驶的里程（x2）的有关数据进行回归，得到下面的有关结果（α=0.05）根据上表计算的用于检验线性关系的统计量F=（）A. 306.18B. 48.80C. 5.74D. 41.9312.一家产品销售公司在30个地区设有销售分公司。

第12章简单回归分析2

第12章简单回归分析2
Y ˆ2.99+40.9 39X 73
假设检验
例： 用上例资料检验脐带血TSH水平对母血TSH水 平的直线关系是否成立?
Ho:β＝0 即母血TSH水平与脐带血TSH水平之间 无线性关系
H1:β≠0 即母血TSH水平与脐带血TSH水平之间有 线性关系
α ＝0.05
方差分析表
已知 υ1＝1， υ2＝8，查F界值表，得P<0.05，按 α＝0.05水准拒绝Ho，接受H1，故可以认为脐带血 TSH水平与母血TSH水平之间有线性关系
残差(residual)或剩余值，即实测值Y与假定回
归线上的估计值 Y ˆ 的纵向距离 Y Yˆ。
求解a、b实际上就是“合理地”找到一条能最好
地代表数据点分布趋势的直线。
原则：最小二乘法(least sum of squares)，即可 保证各实测点至直线的纵向距离的平方和最小。
最小二乘法
两部分构成，即：
(yy)(y ˆy)+(yy ˆ)
上式两端平方，然后对所有的n点求和，则有
(yy)2 [(y ˆy)+(yy ˆ)2 ]
离差平方和的分解
（三个平方和的关系）
1. 从图上看有
y y y y ˆ+ y ˆ y
2. 两端平方后求和有
n
求X，Y，l XX，lYY，l XY X 15.79 8 2.00，Y 249.01 8 31.13
lXX 47.0315.972 8 15.15 lYY 8468.78 249.012 8 718.03
lXY 594.4815.97249.01 8 97.39
另一次抽样研究 50岁年龄组舒张压得总体均数估

h第十二章简单回归分析

h第十二章简单回归分析
➢ b>0，直线从左下方走向右上方，Y 随 X 增大而增大； ➢ b<0，直线从左上方走向右下方，Y 随 X 增大而减小； ➢ b=0，表示直线与 X 轴平行，X 与Y 无直线关系
b 的统计学意义是：X 每增加(减)一 个单位，Y 平均改变b个单位
16
回归模型的前提假设
线性回归模型的前提条件是：
18
19
回归参数的估计 ——最小二乘原则
➢ 残差(residual)或剩余值，即实测值Y与假定回 归线上的估计值 的Yˆ纵向距离 Y。Yˆ
➢ 求解a、b实际上就是“合理地”找到一条能 最好地代表数据点分布趋势的直线。
原则：最小二乘法(least sum of squares)，即可 保证各实测点至直线的纵向距离的平方和最小
38
式中 F
SS回 SS残
回 残
MS回 MS残
，
回
1，
残
n2
MS回 为回归均方 MS残 为残差均方。 F 服从自由度为回、 残 的F 分布。
SS回
blXY
l
2 XY
lXX b2lXX
39
么么么么方面
Sds绝对是假的
t 检验
对 0 这一假设是否成立还可进行如下 t 检验
tb
b0 Sb
线性(linear) 独立(independent) 正态(normal) 等方差(equal variance)
17
公式（12-2）称为样本回归方程，它 是对两变量总体间线性关系的一个估计。 根据散点图我们可以假定，对于 X 各个取 值，相应Y 的总体均数 Y|X 在一条直线上
（图 12-2），表示为 Y|X X
水准同样得到总体回归系数不为 0 的结论，

12章多重线性回归与相关

12章多重线性回归与相关

一、自变量筛选的标准与原则
2.残差均方缩小与调整决定系数增大 MS残=SS残/（n-p-1） MS残缩小的准则可以看做是在SS残缩小准则的基础上 增加了（n-p-1）-1因子，该因子随模型中自变量个数 p的增加而增加，体现了对模型中自变量个数增加而 施加的“惩罚”。 调整决定系数Ra2越大越好，与MS残等价。
包含汽车流量、气温、气湿与风速这四个自变量的回
归方程可解释交通点空气NO浓度变异性的78.74%
2.复相关系数R (multiple correlation coefficient)
定义为确定系数的算术平方根，
R SS回 SS总
表示变量Y与k个自变量的线性相关的密切程度。 对本例R=0.8837，表示交通点空气NO浓度与汽车流量、
表12-5 空气中NO浓度与各自变量的相关系数与偏相关系数
自变量 车流X1 相关系数 0.80800 偏相关系数 0.6920 偏相关系数P值 0.0005
气温X2
气湿X3 风速X4
0.1724
0.2754 -0.67957
0.47670
-0.00218 -0.59275
0.0289
0.9925 0.0046
第十二章
第一节 第二节 第三节 第四节
多重线性回归与相关
多重线性回归的概念与统计描述 多重线性回归的假设检验 复相关系数与偏相关系数 自变量筛选
一、整体回归效应的假设检验(方差分析)
表12-2 检验回归方程整体意义的方差分析表
变异来源 回归模型
残差 总变异
SS
0.0639 6 0.0172 7 0.0812 3
风速
(X4) 2.00 2.40 3.00 1.00 2.80 1.45 1.50 1.50 0.90 0.65 1.83 2.00

应用统计学第12章多元线性回归

d t /2(N P 1) SE / (N P 1) = t0.05(7)×0.8618 = 1.63
∴该商品在该市下一年的年需求量的置信度为90% 的预测区间为
( yˆ0 d, yˆ0 d ) = (11.20万台，14.46万台)
15
2. 控制
在多元回归情况下，由于解释变量有多个，若控制
当模型中解释变量很多时，通常会存在较多的不显 著变量，以上步骤就非常繁琐。更为有效的方法是采 用“逐步回归”来求解多元线性回归方程。
9
逐步回归方法简介
逐步回归的基本思想是： 采用一定的评价标准，将解释变量一个一个地逐步 引入回归方程。每引进一个新变量后，都对方程 中的所有变量进行显著性检验，并剔除不显著的 变量，被剔除的变量以后就不再进入回归方程。 采用逐步回归方法最终所得到的回归方程与前述方 法的结果是一样的，但计算量要少得多。 在 SPSS 软件的线性回归功能中就提供了逐步回归 的可选项。
16
案例3的控制要求分析
假定下一年度居民家庭的年平均收入估计在 30000-31000元之间，若要以90％概率使该商品在 的年需求量不低于12万台，问应将价格控制在什 么范围内？。 解：此问题仍是单测控制问题，即要控制 X1 的取值
范围，使 P{yˆ d 12} 0.90
其中 d t (N P 1) SE /(N P 1) = t0.1(7)×0.8618 = 1.2194
d t /2(N P 1) SE / (N P 1)
14
案例3的预测分析
预计下一年度该商品的价格水平为1800元，家庭 年平均收入为30000元，求该商品年需求量的置信 度为90%的预测区间。 解：由所得回归方程，可求得
yˆ0 11.167 1.903 1.8 0.1695 30 12.83

线性回归算法原理

线性回归算法原理
线性回归是一种预测模型，用于建立自变量（输入）与因变量（输出）之间的线性关系。

其原理基于最小二乘法，通过拟合一条最优直线来描述数据点的分布趋势。

线性回归假设自变量与因变量之间存在线性关系，可以表示为
y = β0 + β1x + ε，其中 y 是因变量，x 是自变量，β0 和β1 是
回归系数，ε 是随机误差项。

回归系数的求解过程是通过最小化残差平方和来实现的，即找到使得∑(yi - β0 - β1xi)² 最小化的β0 和β1。

求解过程主要利用了最小二乘法，该方法通过对误差的平方和进行求导，使得导数等于零得到回归系数的估计值。

对于简单线性回归来说，只有一个自变量，回归方程可以表示为y = β0 + β1x + ε。

而对于多元线性回归，有多个自变量，回归方程可以表示为y = β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn + ε。

线性回归模型在实际应用中具有广泛的适用性，特别是在预测和预测分析领域。

它可以用来解决许多实际问题，如房价预测、销售量预测、趋势分析等。

《统计学(第7版)》

思考与练习 ……………………………………… ３１４
第１４章 指数 ………………………………………… ３１８
１４．１ 基本问题 …………………………………… ３１９ １４．２ 总指数编制方法 …………………………… ３２１ １４．３ 指数体系 …………………………………… ３２８ １４．４ 几种典型的指数 …………………………… ３３２ １４．５ 综合评价指数 ……………………………… ３３８
思考与练习 ……………………………………… ３４０
附录一 术语表 ……………………………………… ３４４ 附录二 用 Ｅｘｃｅｌ生成概率分布表 ………………… ３５１ 参考文献………………………………………………… ３６１
理解统计对每个人都是必要的
统计在许多领域都有应用。在日常生活中，我们也会经常接触到各种统计数据， 比如，媒体报道中使用的一些统计数据、图表等。下面就是统计研究得到的一些结论： 吸烟对健康是有害的；不结婚的男性会早逝１０年；身材高的父亲，其子女的身材也较 高；第二个出生的子女没有第一个聪明，第三个出生的子女没有第二个聪明，依此类 推；两天服一片阿司匹林会减少心脏病第二次发作的概率；如果每天摄取５００毫升维 生素 Ｃ，生命可延长６年；怕老婆的丈夫得心脏病的概率较大；学生在听了莫扎特钢 琴曲１０分钟后的推理测试会比他们听１０分钟娱乐节目或其他曲目做得更好。这些结 论是正确的吗？你相信这些结论吗？要正确阅读并理解这些数据，就需要具备一些统 计学知识。
２．１ 数据的来源 …………………………………… １２ ２．２ 调查方法 ……………………………………… １４ ２．３ 实验方法 ……………………………………… ２３ ２．４ 数据的误差 …………………………………… ２７
思考与练习 ………………………………………… ３３

第十二章直线相关与回归

第十二章直线相关与回归A型选择题〔、若计算得一相关系数r=0.94,则（）A、x与y之间一定存在因果关系B、同一资料作回归分析时，求得回归系数一定为正值C、同一资料作回归分析时，求得回归系数一定为负值D求得回归截距a>0E、求得回归截距a^ 02、对样本相关系数作统计检验（H o =0）,结果r r°.05（v）,统计结论是（）。

A、肯定两变量为直线关系B、认为两变量有线性相关C、两变量不相关B. 两变量无线性相关E、两变量有曲线相关3、若A「0.05（如」2血。

^），则可认为（）。

A. 第一组资料两变量关系密切B. 第二组资料两变量关系密切C. 难说哪一组资料中两变量关系更密切D两组资料中两变量关系密切程度不一样E、以上答案均不对4、相关分析可以用于（）有无关系的研究A、性别与体重B、肺活量与胸围C、职业与血型D国籍与智商E、儿童的性别与体重5、相关系数的假设检验结果，则在〉水平上可认为相应的两个变量间（）A、有直线相关关系B、有曲线相关关系C、有确定的直线函数关系D有确定的曲线函数关系E、不存在相关关系6根据样本算得一相关系数r，经t检验，P v 0.01说明（）A、两变量有高度相关B、r来自高度相关的相关总体C、r来自总体相关系数p的总体D r来自卩工0的总体E、r来自p>0的总体7、相关系数显著检验的无效假设为（）A、r有高度的相关性B、r来自p工0的总体C、r来自p = 0的总体D r与总体相关系数p差数为0E、r来自p>0的总体8、计算线性相关系数要求（）A. 反应变量Y呈正态分布，而自变量X可以不满足正态分布的要求B. 自变量X呈正态分布，而反应变量丫可以不满足正态分布的要求C. 自变量X和反应变量丫都应满足正态分布的要求D. 两变量可以是任何类型的变量E. 反应变量Y要求是定量变量，X可以是任何类型的变量9、对简单相关系数r进行检验，当检验统计量t r>t 0.05（V）时，可以认为两变量x 与丫间（）A. 有一定关系B. 有正相关关系C. 无相关关系D. 有直线关系E. 有负相关关系10、相关系数反映了两变量间的（）A、依存关系B、函数关系C、比例关系D相关关系E、因果关系11、|r| “0.05/2,（2）时，则在G =0.05水准上可认为相应的两变量X、丫间（）。

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x-x均值 -12
-8 -6 -6 -2 2 6 6 8 12
y-y 均值
(x-x均值)*(yy均值)
(x-x均 值)^2
-72
-25 -42 -12 -13 7 27 39 19 72
864
200 252 72 26 14 162 234 152 864 SUM 2840 SUM
144
64 36 36 4 4 36 36 64 144



对于考察变量与变量之间关系时，我们 采用回归分析的方法建立模型或方程进 行变量间关系的分析。 因变量：被预测的变量 自变量：进行预测的变量

简单线性回归模型（对总体而言）
Y 0 1 X

1， 2为未知参数， 为随机误差项，反映其 它未列入回归模型的变量对因变量的影响。
-6
-2 2 6 6 8 12 SUM
-12
-13 7 27 39 19 72 SUM 2840
关于简单线性回归模型的标准假设： E(Y ) 0 1 X E ( ) 0 1. ，可推知， 该方程称为回归方程。 2 2. 对于所有的X，误差项 的方差 一样：即同 方差假定。 i j ) 0 3.误差项 独立。其协方差为零，cov( 4.自变量是给定的变量，与误差项线性无关。 5.误差项 服从正态分布，从而说明Y服从正态分 布
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2
6
8
8
12
16
20
20
22
26
58
105
88
118
117
137
157
169
149
202
序号 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
x 2
6 8 8 12 16 20 20 22 26 x均值 14 x求和 140
y 58
105 88 118 117 137 157 169 149 202 y均值 130 y求和 1300

SST=SSR+SSE
2 2
WHY?
2
ˆy ˆ y) SST ( yi y ) ( yi y ˆ )( y ˆi y ) SSE SSR 2 ( yi y
ˆ )2 ( y ˆ i y ) 2 ( yi y ˆ )( y ˆi y ) ( yi y
i i i 1 i i 0 1 i 1 1 i i 0 1 i i 0 1 i i i 0 1 i 1 i 0 1 i
序号 1 2 3
x 2 6 8
y 58 105 88
y估计 70 90 100
x-x均 值 -12 -8 -6
y-y均 值 -72 -25 -42
(x-x均 值)*(y-y 均值) 864 200 252
(x-x均 值)^2 144 64 36
(y-y均 值)^2 5184 625 1764
(y-y估 计)^2 144 225 144
4
5 6 7 8 9 10 x均值
8
12 16 20 20 22 26
118
117 137 157 169 149 202 y均值
100
120 140 160 160 170 190
b1
( x x )( y y ) x y ( x y ) / n S ＝ S (x x) x ( x ) / n
i i i i i i 2 i 2 i 2 i
xy xx
b0 y b1x
披萨连锁店的销售量与学生人 数的回归方程
连锁 店 学生 人数 销售 收入


对于总体的线性回归模型，由于总体参数未知， 我们只能利用样本数据进行估计，得到样本回 归模型（对样本而言）。
y b0 b1x 估计值之间的差距用e来表示：
ˆi yi b0 b1xi ei yi y
568
( x x )( y y ) 2840 b 5 ( x x ) 568
i i 1 2 i
b0 130 b114＝60
模型的拟合度


判定系数：用来判断估计回归方程的拟合程 度。 2 ˆ SSE ( y y ) i 误差平方和SSE 总平方和SST SST ( yi y)2 回归平方和SSR SSR ( y ˆ i y )2 SST=SSR+SSE 判定系数 SSR 2 r SST
ˆ i )2 min ( yi b0 b1 xi ) min ( yi y
2

求该式对应的b0,b1 可以根据微分的方法求解最优解。

令
Q e ( yi b0 b1 xi )2
i 1 2 i i 1
n
n
n Q 2 ( yi b0 b1 xi ) 0 b0 i 1 n Q 2 xi ( yi b0 b1 xi ) 0 b1 i 1

ˆ 是y的一个估计值。 y
我们称下式为估计回归方程：
ˆ b0 b1x y

估计回归方程与总体回归模型之间的区别。

总体回归模型是未知的，它只有一个。而估计回归方程则是 根据样本数据拟合的，每抽取一组样本，便可以拟合一个样 本估计方程。

总体回归模型中的1和2是未知的参数，表现为常数。而回 归估计方程中的 b0 和 b1 是随机变量，其具体数值随所抽取 的样本观测值不同而变动。
ˆ )( y ˆ y ) b ( x x )( y b b x ) ( y y b [ x ( y b b x ) x ( y b b x )] b x ( y b b x ) b x ( y b b x ) 0
总体回归模型中的E是Y 与未知的总体回归线之间的纵向距 离，它是不可直接观测的。而样本回归模型中的e 是Y 与估 计回归线之间的纵向距离，当根据样本观测值拟合出估计回 归方程之后，可以计算出e 的具体数值。

最小二乘估计法

该法的目的：使残差平方和达到最小 残差：因变量y的观察值与估计值之间的距离