第2章多元回归分析

应用回归分析_第2章课后习题参考答案1. 简答题1.1 什么是回归分析？回归分析是一种统计建模方法，用于研究自变量与因变量之间的关系。

它通过建立数学模型，根据已知的自变量和因变量数据，预测因变量与自变量之间的关系，并进行相关的推断和预测。

1.2 什么是简单线性回归和多元线性回归？简单线性回归是指只包含一个自变量和一个因变量的回归模型，通过拟合一条直线来描述两者之间的关系。

多元线性回归是指包含多个自变量和一个因变量的回归模型，通过拟合一个超平面来描述多个自变量和因变量之间的关系。

1.3 什么是残差？残差是指回归模型中，观测值与模型预测值之间的差异。

在回归分析中，我们希望最小化残差，使得模型与观测数据的拟合效果更好。

1.4 什么是拟合优度？拟合优度是用来评估回归模型对观测数据的拟合程度的指标。

一般使用R方（Coefficient of Determination）来表示拟合优度，其值范围为0到1，值越接近1表示模型拟合效果越好。

2. 计算题2.1 简单线性回归假设我们有一组数据，其中X为自变量，Y为因变量，如下所示：X Y13253749511我们想要建立一个简单线性回归模型，计算X与Y之间的线性关系。

首先，我们需要计算拟合直线的斜率和截距。

根据简单线性回归模型的公式Y = β0 + β1*X，我们可以通过最小二乘法计算出斜率和截距的估计值。

首先，计算X和Y的均值：mean_x = (1 + 2 + 3 + 4 + 5) / 5 = 3mean_y = (3 + 5 + 7 + 9 + 11) / 5 = 7然后，计算X和Y的方差：var_x = ((1-3)^2 + (2-3)^2 + (3-3)^2 + (4-3)^2 + (5-3)^2) / 5 = 2var_y = ((3-7)^2 + (5-7)^2 + (7-7)^2 + (9-7)^2 + (11-7)^2) / 5 = 8接下来，计算X和Y的协方差：cov_xy = ((1-3) * (3-7) + (2-3) * (5-7) + (3-3) * (7-7) + (4-3) * (9-7) + (5-3) * (11-7)) / 5 = 4根据最小二乘法的公式：β1 = cov_xy / var_x = 4 / 2 = 2β0 = mean_y - β1 * mean_x = 7 - (2 * 3) = 1因此，拟合直线的方程为：Y = 1 + 2X。

第二章 回归分析与相关分析§3 多元线性回归分析在现实地理系统中，任何事物的变化都是多种因素影响的结果，一因多果、一果多因的情况比比皆是。

为了处理一果多因的因果关系问题，我们需要掌握多元线性回归知识。

本节着重讲述二元线性回归分析。

至于三元以上，基本原理可以依此类推。

1 基本模型二元线性回归模型可以表为2211x b x b a y ++=, （3-1）式中a 、b 1、b 2为待定的偏回归参数（partial regression coefficient ）。

理论上的预测模型为i i i x b x b a y2211ˆ++=. （3-2） 原则上讲，式（3-2）中的参数a 、b 1、b 2与式（3-1）中的a 、b 1、b 2是有区别的：式（3-1）的是真实的系数值，式（3-2）的是计算的系数值。

但为了方便起见，我们不作符号上的区分。

实测数据的模型可以表作d yd x b x b a y i i i i i ±=±++=ˆ2211, （3-3） 从而i i i i i i x b x b a y yy d 2211ˆ---=-=. （3-4） 令min )(12221112→---==∑∑==ni i i i n i i x b x b a y d S . （3-5）为求极值，分别对a 、b 1、b 2求偏导，并令其为零，可得0)(22211=---=∂∂∑ii i i x b x b a y a S, （3-6） 0)(2122111=---=∂∂∑i ii i i x x b x b a y b S, （3-7）0)(2222111=---=∂∂∑i ii i i x x b x b a y b S. （3-8） 上面三式可以化为正规方程形式⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++=++=++∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑i i i i i ii i i i i i i i i y x x b x x b x a y x x x b x b x a y x b x b an 22222112121221112211. （3-9） 根据线性代数的有关原理，可令∑∑∑∑∑∑∑∑∑=222122121121iiiiiiiiiii i i x x x y x xx x y x xx y A , ∑∑∑∑∑∑∑∑=2222211121ii iiiiiii i i x y x xx x y x x x y nB ,∑∑∑∑∑∑∑∑=iiiiii iiii i yx x x x yx x x yx n B 2212121112, ∑∑∑∑∑∑∑∑=222122121121iiiiiiii i i xx x xx x x x x x nC .借助Cramer 法则容易得到C Aa =，C B b 11=，CB b 12=. （3-10） 2 回归结果的检验检验的类型与一元线性回归相似，包括相关系数检验、标准误差检验、F 检验、t 检验和DW 检验。

第⼆章回归分析中的⼏个基本概念第四章⼀、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 +++++=ββββΛ22110，n i ,,2,1Λ=的正规⽅程组，及其推导过程。

2.1回归分析与回归函数一、判断题1. 总体回归直线是解释变量取各给定值时被解释变量条件期望的轨迹。

（T ）2. 线性回归是指解释变量和被解释变量之间呈现线性关系。

（ F ）3. 随机变量的条件期望与非条件期望是一回事。

（F ）4、总体回归函数给出了对应于每一个自变量的因变量的值。

（F ）二、单项选择题1．变量之间的关系可以分为两大类，它们是（ A ）。

A ．函数关系与相关关系B ．线性相关关系和非线性相关关系C ．正相关关系和负相关关系D ．简单相关关系和复杂相关关系2．相关关系是指（ D ）。

A ．变量间的非独立关系B ．变量间的因果关系C ．变量间的函数关系D ．变量间不确定性的依存关系3．进行相关分析时的两个变量（ A ）。

A ．都是随机变量B ．都不是随机变量C ．一个是随机变量，一个不是随机变量D ．随机的或非随机都可以4．回归分析中定义的（ B ）。

A.解释变量和被解释变量都是随机变量B.解释变量为非随机变量，被解释变量为随机变量C.解释变量和被解释变量都为非随机变量D.解释变量为随机变量，被解释变量为非随机变量5．表示x 和y 之间真实线性关系的总体回归模型是（ C ）。

A ．01ˆˆˆt t Y X ββ=+B ．01()t t E Y X ββ=+C ．01t t t Y X u ββ=++D ．01t t Y X ββ=+6.一元线性样本回归直线可以表示为（ C ）A ．i i X Y u i 10++=ββ B. i 10X )(Y E i ββ+=C. i i e X Y ++=∧∧i 10ββ D. i 10X i Y ββ+=∧7．对于i 01i i ˆˆY =X +e ββ+，以ˆσ表示估计标准误差，r 表示相关系数，则有（ D）。

A ．ˆ0r=1σ＝时，B ．ˆ0r=-1σ＝时，C ．ˆ0r=0σ＝时，D ．ˆ0r=1r=-1σ＝时，或8．相关系数r 的取值范围是（ D ）。

第二章回归分析中的几个基本概念1. 回归模型（Regression Model）：回归模型是回归分析的基础，用来描述两个或多个变量之间的关系。

回归模型通常包括一个或多个自变量和一个或多个因变量。

常用的回归模型有线性回归模型和非线性回归模型。

线性回归模型是最简单的回归模型，其中自变量和因变量之间的关系可以用一条直线来表示。

线性回归模型的表达式为：Y=β0+β1*X1+β2*X2+...+βn*Xn+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。

2. 回归系数（Regression Coefficients）：回归系数是回归模型中自变量的系数，用来描述自变量对因变量的影响程度。

回归系数可以通过最小二乘法估计得到，最小二乘法试图找到一组系数，使得模型的预测值和实际观测值的误差平方和最小。

回归系数的符号表示了自变量与因变量之间的方向关系。

如果回归系数为正，表示自变量的增加会使因变量增加，即存在正向关系；如果回归系数为负，表示自变量的增加会使因变量减少，即存在负向关系。

3. 拟合优度（Goodness-of-fit）：拟合优度是用来评估回归模型对样本数据的拟合程度。

通常使用R方（R-squared）来度量拟合优度。

R 方的取值范围在0到1之间，越接近1表示模型对数据的拟合程度越好。

R方的解释是，回归模型中自变量的变异能够解释因变量的变异的比例。

例如，如果R方为0.8，表示模型中自变量解释了因变量80%的变异，剩下的20%可能由其他未考虑的因素引起。

4. 显著性检验（Significance Test）：显著性检验用于判断回归模型中自变量的系数是否显著不为零，即自变量是否对因变量有显著影响。

常用的方法是计算t值和p值进行检验。

t值是回归系数除以其标准误得到的统计量。

p值是t值对应的双侧检验的概率。

如果p值小于给定的显著性水平（通常是0.05），则可以拒绝原假设，即认为回归系数显著不为零，即自变量对因变量有显著影响。