张晓峒第6章-多元线性回归模型
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多元线性回归的计算模型多元线性回归模型的数学表示可以表示为:Y=β0+β1X1+β2X2+...+βkXk+ε,其中Y表示因变量,Xi表示第i个自变量,βi表示第i个自变量的回归系数(即自变量对因变量的影响),ε表示误差项。
1.每个自变量与因变量之间是线性关系。
2.自变量之间相互独立,即不存在多重共线性。
3.误差项ε服从正态分布。
4.误差项ε具有同方差性,即方差相等。
5.误差项ε之间相互独立。
为了估计多元线性回归模型的回归系数,常常使用最小二乘法。
最小二乘法的目标是使得由回归方程预测的值与实际值之间的残差平方和最小化。
具体步骤如下:1.收集数据。
需要收集因变量和多个自变量的数据,并确保数据之间的正确对应关系。
2.建立模型。
根据实际问题和理论知识,确定多元线性回归模型的形式。
3.估计回归系数。
利用最小二乘法估计回归系数,使得预测值与实际值之间的残差平方和最小化。
4.假设检验。
对模型的回归系数进行假设检验,判断自变量对因变量是否显著。
5. 模型评价。
使用统计指标如决定系数(R2)、调整决定系数(adjusted R2)、标准误差(standard error)等对模型进行评价。
6.模型应用与预测。
通过多元线性回归模型,可以对新的自变量值进行预测,并进行决策和提出建议。
多元线性回归模型的计算可以利用统计软件进行,例如R、Python中的statsmodels库、scikit-learn库等。
这些软件包提供了多元线性回归模型的函数和方法,可以方便地进行模型的估计和评价。
在计算过程中,需要注意检验模型的假设前提是否满足,如果不满足可能会影响到模型的可靠性和解释性。
总而言之,多元线性回归模型是一种常用的预测模型,可以分析多个自变量对因变量的影响。
通过最小二乘法估计回归系数,并进行假设检验和模型评价,可以得到一个可靠的模型,并进行预测和决策。
研究在线性关系相关性条件下,两个或者两个以上自变量对一个因变量,为多元线性回归分析,表现这一数量关系的数学公式,称为多元线性回归模型。
多元线性回归模型是一元线性回归模型的扩展,其基本原理与一元线性回归模型类似,只是在计算上为复杂需借助计算机来完成。
计算公式如下:设随机y 与一般变量12,,k x x x 的线性回归模型为:01122k k y x x x ββββε=++++其中01,,k βββ是1k +个未知参数,0β称为回归常数,1,k ββ称为回归系数;y 称为被解释变量;12,,k x x x 是k 个可以精确可控制的一般变量,称为解释变量。
当1p =时,上式即为一元线性回归模型,2k ≥时,上式就叫做多元形多元回归模型。
ε是随机误差,与一元线性回归一样,通常假设2()0var()E εεσ⎧=⎨=⎩同样,多元线性总体回归方程为01122k k y x x x ββββ=++++系数1β表示在其他自变量不变的情况下,自变量1x 变动到一个单位时引起的因变量y 的平均单位。
其他回归系数的含义相似,从集合意义上来说,多元回归是多维空间上的一个平面。
多元线性样本回归方程为:01122ˆˆˆˆˆk ky x x x ββββ=++++多元线性回归方程中回归系数的估计同样可以采用最小二乘法。
由残差平方和:ˆ()0SSE y y∑=-= 根据微积分中求极小值得原理,可知残差平方和SSE 存在极小值。
欲使SSE 达到最小,SSE 对01,,k βββ的偏导数必须为零。
将SSE 对01,,k βββ求偏导数,并令其等于零,加以整理后可得到1k +各方程式:ˆ2()0i SSE y yβ∂=--=∂∑ 0ˆ2()0i SSE y y x β∂=--=∂∑通过求解这一方程组便可分别得到01,,k βββ的估计值0ˆβ,1ˆβ,···ˆkβ回归系数的估计值,当自变量个数较多时,计算十分复杂,必须依靠计算机独立完成。
第四章一、练习题 (一)简答题1、多元线性回归模型的基本假设是什么?试说明在证明最小二乘估计量的无偏性和有效性的过程中,哪些基本假设起了作用?2、多元线性回归模型与一元线性回归模型有哪些区别?3、某地区通过一个样本容量为722的调查数据得到劳动力受教育的一个回归方程为fedu medu sibs edu 210.0131.0094.036.10++-=R 2=0.214式中,edu 为劳动力受教育年数,sibs 为该劳动力家庭中兄弟姐妹的个数,medu 与fedu 分别为母亲与父亲受到教育的年数。
问(1)若medu 与fedu 保持不变,为了使预测的受教育水平减少一年,需要sibs 增加多少?(2)请对medu 的系数给予适当的解释。
(3)如果两个劳动力都没有兄弟姐妹,但其中一个的父母受教育的年数为12年,另一个的父母受教育的年数为16年,则两人受教育的年数预期相差多少? 4、以企业研发支出(R&D )占销售额的比重为被解释变量(Y ),以企业销售额(X1)与利润占销售额的比重(X2)为解释变量,一个有32容量的样本企业的估计结果如下:099.0)046.0()22.0()37.1(05.0)log(32.0472.0221=++=R X X Y其中括号中为系数估计值的标准差。
(1)解释log(X1)的系数。
如果X1增加10%,估计Y 会变化多少个百分点?这在经济上是一个很大的影响吗?(2)针对R&D 强度随销售额的增加而提高这一备择假设,检验它不虽X1而变化的假设。
分别在5%和10%的显著性水平上进行这个检验。
(3)利润占销售额的比重X2对R&D 强度Y 是否在统计上有显著的影响? 5、什么是正规方程组?分别用非矩阵形式和矩阵形式写出模型:i ki k i i i u x x x y +++++=ββββ 22110,n i ,,2,1 =的正规方程组,及其推导过程。
6、假设要求你建立一个计量经济模型来说明在学校跑道上慢跑一英里或一英里以上的人数,以便决定是否修建第二条跑道以满足所有的锻炼者。
多元线性回归模型多元线性回归模型是一种广泛应用于统计学和机器学习领域的预测模型。
它通过使用多个自变量来建立与因变量之间的线性关系,从而进行预测和分析。
在本文中,我们将介绍多元线性回归模型的基本概念、应用场景以及建模过程。
【第一部分:多元线性回归模型的基本概念】多元线性回归模型是基于自变量与因变量之间的线性关系进行建模和预测的模型。
它假设自变量之间相互独立,并且与因变量之间存在线性关系。
多元线性回归模型的数学表达式如下:Y = β0 + β1X1 + β2X2 + … + βnXn + ε其中,Y表示因变量,X1、X2、…、Xn表示自变量,β0、β1、β2、…、βn表示回归系数,ε表示误差项。
回归系数表示自变量对因变量的影响程度,误差项表示模型无法解释的部分。
【第二部分:多元线性回归模型的应用场景】多元线性回归模型可以应用于各种预测和分析场景。
以下是一些常见的应用场景:1. 经济学:多元线性回归模型可以用于预测GDP增长率、失业率等经济指标,揭示不同自变量对经济变量的影响。
2. 医学研究:多元线性回归模型可以用于预测患者的生存时间、治疗效果等医学相关指标,帮助医生做出决策。
3. 市场研究:多元线性回归模型可以用于预测产品销量、市场份额等市场相关指标,帮助企业制定营销策略。
4. 社会科学:多元线性回归模型可以用于研究教育水平对收入的影响、家庭背景对孩子成绩的影响等社会科学问题。
【第三部分:多元线性回归模型的建模过程】建立多元线性回归模型的过程包括以下几个步骤:1. 数据收集:收集自变量和因变量的数据,确保数据的准确性和完整性。
2. 数据清洗:处理缺失值、异常值和离群点,保证数据的可靠性和一致性。
3. 特征选择:根据自变量与因变量之间的相关性,选择最相关的自变量作为模型的输入特征。
4. 模型训练:使用收集到的数据,利用最小二乘法等统计方法估计回归系数。
5. 模型评估:使用误差指标(如均方误差、决定系数等)评估模型的拟合程度和预测性能。