非参数统计模型
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经济统计学中的非参数模型与分析经济统计学作为经济学的一个重要分支,旨在通过对经济数据的收集、整理和分析,揭示经济现象和规律,为经济决策提供科学依据。
在经济统计学中,非参数模型是一种重要的分析工具,它与传统的参数模型相比,更加灵活和适用于复杂的经济现象。
一、非参数模型的基本概念和原理非参数模型是指在建模过程中,对模型的形式和参数的分布没有做出具体的假设。
相比之下,参数模型需要对模型的形式和参数的分布进行明确的假设,从而限制了模型的灵活性和适用性。
非参数模型的基本原理是通过对数据的直接分析和模式识别,来推断出经济现象的规律和特征。
二、非参数模型在经济统计学中的应用1. 非参数回归模型非参数回归模型是非参数模型中的一种重要应用,它可以用来研究变量之间的非线性关系。
传统的参数回归模型假设变量之间的关系是线性的,但是在实际经济中,很多变量之间存在着复杂的非线性关系。
非参数回归模型通过对数据的拟合和分析,可以更准确地描述这种非线性关系,从而提高模型的预测能力和解释力。
2. 非参数分类模型非参数分类模型是非参数模型的另一个重要应用,它可以用来研究经济现象的分类和分组。
在经济统计学中,经常需要对经济主体进行分类和分组,以便进行更深入的研究和分析。
传统的参数分类模型需要对分类变量的分布和参数进行假设,但是在实际应用中,往往无法满足这些假设。
非参数分类模型通过对数据的聚类和分类,可以更准确地划分经济主体,从而提高研究的精度和可靠性。
3. 非参数时间序列模型非参数时间序列模型是非参数模型在时间序列数据分析中的应用。
在经济统计学中,经常需要对经济数据进行时间序列分析,以揭示经济现象的演变和趋势。
传统的参数时间序列模型需要对时间序列的分布和参数进行假设,但是在实际应用中,往往无法满足这些假设。
非参数时间序列模型通过对数据的时间演化和趋势的分析,可以更准确地描述经济现象的动态变化,从而提高时间序列分析的准确性和可靠性。
三、非参数模型的优势和局限性非参数模型相比于传统的参数模型,具有以下优势:1. 灵活性:非参数模型不对模型的形式和参数的分布做出具体的假设,因此更加灵活和适用于复杂的经济现象。
统计模型知识点总结统计模型是统计学中的一个重要概念,这些模型用于对数据进行建模、推断和预测。
统计模型涉及到多种概率分布、参数估计和假设检验等内容。
在实际数据分析中,使用统计模型可以帮助我们发现数据的规律性、进行数据预测和对数据进行推断。
下面我们将对统计模型的各个知识点进行总结。
1. 概率分布在统计模型中,对数据的分布通常采用概率分布来描述。
常见的概率分布有正态分布、二项分布、泊松分布等。
在建立统计模型时,通常需要对数据的分布进行假设,然后选择合适的概率分布模型来描述数据的分布,这样可以更好地对数据进行分析和建模。
2. 参数估计参数估计是统计模型中一个重要的部分,它指的是利用样本数据来估计总体的参数。
常用的参数估计方法有极大似然估计、最小二乘估计等。
参数估计的目标是找到最优的参数估计值,使得估计值与总体参数的差距最小,从而达到对总体参数的准确估计。
3. 假设检验在统计模型中,我们通常需要对某些假设进行检验,比如总体的均值是否等于某个特定值、总体之间是否存在差异等。
假设检验主要分为单样本检验、双样本检验、方差分析等。
通过假设检验,我们可以对数据进行推断,并得出相应的结论。
4. 线性回归模型线性回归模型是统计模型中的经典模型之一,它用于描述自变量与因变量之间的线性关系。
线性回归模型通过最小二乘估计方法来估计回归系数,从而得到回归方程。
线性回归模型通常用于预测和分析数据,它在实际应用中有着广泛的应用。
5. Logistic回归模型Logistic回归模型是一种用于建立分类模型的统计模型,它用于描述自变量与因变量之间的概率关系。
Logistic回归模型通常用于处理二分类问题,比如预测客户是否会购买某个产品、预测疾病发生的概率等。
Logistic回归模型常用于建立预测模型和风险模型。
6. 时间序列模型时间序列模型是一种用于建立时间序列数据的统计模型,它用于描述时间序列数据中的趋势、季节性、周期性等规律性。
时间序列模型通常用于预测未来的数据值、分析时间序列数据的规律性等。
结构方程模型sem结构方程模型(StructuralEquationModeling,简称SEM)是一类数据分析技术,可以帮助研究人员理解和统计量化复杂的社会科学问题。
它将多个变量,如性别、年龄、收入组合到多个变量之间的关系,作为社会科学研究的重要分析方法,SEM被越来越广泛地应用于社会科学、心理学、教育学和经济学等不同领域。
SEM是一种非参数统计模型,它描述的是变量之间的关系,而不是变量的独立变量。
它通过应用最小二乘法,确定变量与变量之间的关系,并进行数据解释。
它可以分析解释变量之间的潜在关系,以及评估因果效应等。
SEM采用两个重要的概念,即模型假设和残差。
模型假设:表明变量之间的关系,可以为正态或非正态,残差表示变量之间的不确定性。
在拟合模型的过程中,不断的优化模型和残差,使变量之间的关系最大化,残差最小化。
SEM有很多应用,这里仅列出其中的一些。
1、社会学研究:社会学研究的SEM是一种广义的方法,用于描述复杂的社会关系。
它可以用来研究人们之间的关系,如决定他们影响行为的因素,以及个体和社会之间的交互作用等。
2、心理学研究:SEM也可以用于心理学研究,用来研究个体内心的情感、思想和行为之间的关系。
它可以用来分析人的性格特征、行为特征、认知机制以及个体的潜在变量等。
3、教育学研究:SEM也是教育学研究中常用的手段,可以分析学校教育程序和学生行为之间的关系。
它可以帮助研究者确定影响学习成果的潜在因素,改善教育程序,加强教学管理,增强学生学习成果等。
4、经济学研究:在经济学领域,SEM也被用来分析经济活动和经济政策之间的关系。
它可以帮助研究者建立经济模型,并用来分析经济变量的动态关系,有助于政府制定经济政策,提高国民经济水平。
经过近几十年的发展,SEM已经成为一种有效的诊断工具,被广泛应用于不同的社会科学领域。
它不仅可以测量变量与变量之间的关系,还可以测量变量的影响力,对社会科学研究有着重要意义。
非参数统计第二次作业——局部多项式回归与样条回归习题一:一、本题是研究加拿大工人收入情况,即年龄(age)和收入(income)的关系。
此次共调查了205个加拿大工人的年龄和收入,所有工人都是高中毕业。
且本题设定因变量为log.income,协变量为age,运用统计方法来拟合log.income 与age之间的函数关系。
二、模型的建立1.估计方法的选取拟合两个变量之间的函数关系,即因变量和协变量之间的关系,用回归估计的方法,回归估计包括参数回归估计和非参数回归估计。
参数估计是先假定某种数学模型或已知总体的分布,例如总体服从正态分布,其中某些参数未知,如总体均值、方差等,然后利用样本去估计这些未知参数,常用的方法有极大似然估计,Bayes估计等,线性模型可以用最小二乘法估计。
非参数估计是不假定具有某种特定的数学模型,或总体分布未知,直接利用样本去估计总体的数学模型,常用的方法有局部多项式回归方法和样条函数回归方法。
本题调查了205个加拿大工人的年龄和收入,但是加拿大工人年龄和收入的具体分布未知,即这两个变量所能建立的数学模型未知,而且由协变量和因变量所形成的散点图可以看出它不符合某种特定的已知模型,需要进一步研究,然后拟合它们之间的函数关系。
因此本题选用非参数回归估计的方法,来拟合因变量和协变量之间的关系。
针对此问题分别采用非参数估计中的局部多项式回归和样条函数回归方法对log.income 与age之间的函数关系进行估计。
2.局部多项式回归方法局部多项式的思想是在某个点x附近,用一个多项式函数来逼近未知的光滑函数g(x)。
选定局部邻域的大小h,对于任意给定某个点x 0,在其小邻域内展开泰勒公式,用一个p阶多项式来局部逼近g(x),然后再用极大似然估计。
(1)加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间的散点图如下所示:注:以下所做的图中用X表示协变量年龄age,用Y表示因变量收入log.income(2)用将X与Y排序的方法拟合的加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系如下图所示:(3)用局部多项式回归方法拟合的加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系如下图所示:(4)用cross-validation的方法选择最佳的smoothing parameter,图形如下:由上图可以大概看出smoothing parameter的取值,使得函数CV.vec达到最小的h.vec取值是7,即最佳的smoothing parameter取值h=7。
非参数统计模型及其在大数据分析中的应用一、简介统计学是现代科学领域中的一门重要的学科,其中参数统计模型一直是统计学的核心内容。
然而在实际应用中,往往存在很多我们无法确定的参数,或者我们需要处理的数据并没有遵循特定的概率分布,这就需要非参数统计模型的使用。
特别是在大数据的分析中,非参数统计模型也越来越受到重视。
二、参数统计模型和非参数统计模型参数统计模型是指依据已知的数据和一些假设条件,通过计算统计量的值,来确定未知参数的结果。
例如,我们可以使用正态分布来描述一些连续型的数据,并通过计算平均值和标准差来估计正态分布的参数。
然而,在现实中,很多情况下我们并不知道所处理的数据的分布情况,或者无法对数据进行明确的假设,这时候,参数统计模型显然无法使用。
非参数统计模型则不需要任何关于数据分布的先验知识。
它们不基于任何概率模型,而是直接利用样本数据的特征来进行统计分析。
例如,一个重要的非参数统计量是赤池信息准则(AIC),它可以通过模型的负对数似然函数来估计模型的复杂度。
非参数方法的优点在于它们可以更加灵活,适用范围更广。
三、大数据分析中的非参数统计模型在现代数字化时代,我们拥有了大量的非结构化数据,这些数据包括但不限于文本、图像、音频、视频等。
非参数统计模型在处理这些大数据时,可以发挥其巨大的优势。
一种常用的非参数统计模型是核密度估计(Kernel Density Estimator,简称 KDE)。
KDE 可以计算连续型变量的概率密度函数,从而更好地描述数据分布的特征。
在图像处理中,我们也可以使用非参数模型来进行图像的分割和分类。
另一个非参数方法是随机森林(Random Forest),该方法被广泛运用于监督学习领域。
随机森林可以在大数据集上处理非线性可分的数据分类问题,同时还具有较好的鲁棒性和泛化性能。
四、总结随着数据科学的快速发展,非参数统计模型在大数据分析中的使用也变得越来越普遍。
在实践中,我们需要根据具体情况灵活采用不同的方法,确保我们的分析结果尽可能准确和可靠。
gp计算公式一、GP计算公式的原理GP是一种机器学习中常用的非参数统计模型,常用于回归和分类问题。
其核心思想是通过对已知数据进行高斯分布建模,从而对未知数据进行预测。
GP的计算公式如下所示:K(x,x') = σ^2 * exp(-||x-x'||^2 / (2 * l^2))其中,K(x,x')表示协方差矩阵,x和x'表示输入的数据点,σ^2表示噪声方差,l表示长度尺度。
通过调整σ^2和l的取值,可以对模型进行灵活的调整。
二、GP计算公式的应用GP在许多领域都有广泛的应用,以下是几个常见的应用场景:1. 回归分析GP可以用于回归问题,通过已知数据点的输入和输出,可以对未知数据点进行预测。
在回归问题中,GP可以根据已知数据点的分布情况,对未知数据点的输出进行估计。
2. 时间序列分析GP可以用于时间序列分析,通过对已知时间序列的建模,可以对未知时间点的值进行预测。
在时间序列分析中,GP可以根据已知数据点的时间间隔和取值,对未知时间点的取值进行预测。
3. 异常检测GP可以用于异常检测,通过对已知数据点的分布进行建模,可以对未知数据点进行异常检测。
在异常检测中,GP可以根据已知数据点的分布情况,对未知数据点进行判断,判断其是否为异常值。
4. 优化问题GP可以用于优化问题,通过对已知数据点的建模,可以对未知数据点进行优化。
在优化问题中,GP可以根据已知数据点的取值情况,对未知数据点的取值进行优化,以达到最优解。
三、总结GP计算公式是一种常用的机器学习模型,通过对已知数据点进行高斯分布建模,可以对未知数据点进行预测。
它在回归分析、时间序列分析、异常检测和优化问题等领域都有广泛的应用。
通过合理调整公式中的参数,可以对模型进行灵活的调整,以适应不同的应用场景。
因此,掌握GP计算公式的原理和应用,对于深入理解机器学习和数据分析算法具有重要意义。
参数模型与非参数模型
参数模型是通过对数据的分布进行参数估计来描述数据的统计性质。
它假设数据的分布属于一些已知的概率分布,通过估计分布的参数来确定数据的分布。
常见的参数模型包括正态分布、泊松分布、指数分布等。
参数模型具有计算简单、参数估计准确等优点。
然而,参数模型也有一些局限性,对数据的分布做出了强假设,缺乏灵活性,不能适应复杂的真实场景。
相比之下,非参数模型对数据的分布不做出明确的假设,而是通过直接估计数据的分布函数来描述数据的特性。
非参数模型一般不依赖于预先定义的参数,而是根据数据的本身推断出分布函数的形式。
非参数模型的优点是具有更高的灵活性,可以适应各种复杂的数据形式。
然而,非参数模型的计算复杂度较高,并且由于没有明确的参数假设,可能存在过拟合问题。
参数模型和非参数模型各有优缺点,在具体应用中需要根据数据的特点和建模需求来选择。
当数据的分布已知或形式相对简单,参数模型可以通过对参数进行估计来提供准确的描述和预测。
而当数据的分布复杂或未知时,非参数模型可以通过对数据的直接建模来获取更为灵活和准确的结果。
总结起来,参数模型和非参数模型是统计建模中的两种不同方法。
参数模型通过对数据的分布进行参数估计来描述数据的统计性质,具有计算简单和参数估计准确的优点;非参数模型不依赖于预先定义的参数,通过直接估计数据的分布函数来描述数据的特性,具有更高的灵活性,可以适应各种复杂的数据形式。
在具体应用中需要根据数据的特点和建模需求来选择适合的方法。
统计学中的非参数统计与模型选择统计学是一门研究数据收集、处理、分析和解释的学科,非参数统计和模型选择是其中两个重要的概念。
非参数统计是一种不依赖于数据分布假设的统计方法,而模型选择则是为了找到最合适的数学模型以描述数据的过程。
一、非参数统计非参数统计是相对于参数统计而言的。
参数统计依赖于对数据分布的某种假设,例如正态分布、泊松分布等。
然而,在实际应用中,我们很难确定真实数据的分布情况,因此非参数统计方法能够更加灵活地处理各种类型的数据。
非参数统计方法主要包括秩和检验、分位数回归、核密度估计等。
这些方法不要求对数据的分布形状作出假设,因此在处理异常值较多或数据分布未知的情况下更加适用。
非参数统计方法的优点是灵活性高、适用范围广,但缺点是样本要求较大,计算复杂度高。
二、模型选择在统计建模过程中,我们需要从多个可能的数学模型中选择一个最合适的模型来描述数据的关系。
模型选择的目标是找到一个既能拟合数据又能尽量简化模型复杂度的模型。
模型选择方法可以基于统计学原理,也可以基于信息论原理。
常见的模型选择方法包括AIC(赤池信息准则)、BIC(贝叶斯信息准则)、交叉验证等。
AIC和BIC是一种基于信息论的准则,通过权衡模型的最大似然估计和模型复杂度,给出了一个判断模型优劣的标准。
交叉验证是一种通过将数据分成训练集和测试集来评估模型拟合能力的方法。
选择合适的模型可以有效地提高预测精度和解释能力,并避免过拟合的问题。
模型选择的关键在于平衡模型的复杂度和拟合能力,既要保证模型可以很好地拟合数据,又要避免模型过于复杂造成过拟合。
结论统计学中的非参数统计和模型选择是非常重要的概念。
非参数统计方法可以处理分布未知或异常值较多的数据,提供了更大的灵活性。
而模型选择方法可以帮助我们从多个可能的模型中选择一个最合适的模型来描述数据的关系,提高预测精度和解释能力。
因此,在实际应用中,我们应该根据数据的性质和需求来选择适合的统计方法和模型选择方法,以获得准确可靠的分析结果。
gamm 目标函数GAMM代表加性广义相似模型,是一种非参数统计模型。
GAMM模型旨在为不同类型的回归任务提供灵活的、非线性的建模方法。
在GAMM模型中,我们使用大量的基函数(如B样条、三次样条等)来拟合响应变量,并考虑这些基函数之间的相互作用。
GAMM模型的目标函数是一个广义线性模型(GLM)的扩展,它拥有更多的自由度,可以更好地适应复杂的非线性数据。
具体而言,它将响应变量y表示为以下形式:y = g^{-1}(x\beta+f_1(x_1)+...+f_p(x_p)+\epsilon)其中,g^{-1}是一个已知的、可逆的链接函数,x是预测变量(也称为自变量),\beta是与x相关的参数向量,f_j(x_j)是基函数,\epsilon 是随机误差。
GAMM模型中使用的基函数可以是任何类型的函数,只要它们能够拟合数据并具有良好的局部属性。
常见的基函数包括B样条、三次样条和样条等。
这些基函数可以单独使用,也可以通过组合使用,以便更好地适应数据。
GAMM模型的目标是找到一个最优的参数向量\theta,最大化似然函数:l(\theta|y,x) = \prod_{i=1}^n f(y_i|x_i,\theta)其中,f(y_i|x_i,\theta)表示给定参数向量\theta和预测变量x_i时,y_i的条件概率密度函数。
在实际应用中,GAMM模型通常使用广义交叉验证(GCV)或最小二乘交叉验证(LSCV)等技术进行模型选择和调整。
这些技术可以帮助我们选择最优的基函数和惩罚参数,以避免模型的过拟合或欠拟合问题。
总之,GAMM模型是一种非常强大的、灵活的非参数建模工具,能够适用于各种类型的回归任务。
它可以使用各种类型的基函数和调整技术,以获得最佳的性能和精度。
dea模型参数摘要:1.简介2.DEA 模型的基本概念3.DEA 模型的主要参数4.参数估计方法5.参数对模型结果的影响6.总结正文:1.简介DEA(Data Envelopment Analysis,数据包络分析)模型是一种用于评价决策单元(DMU)效率的非参数统计方法。
该模型通过构建一个生产可能性集合,计算出每个决策单元的效率值,从而实现对决策单元的相对效率评价。
在DEA 模型中,参数的设置对模型结果具有较大影响。
本文将对DEA 模型的参数进行详细介绍。
2.DEA 模型的基本概念DEA 模型基于生产可能性集合的概念,将所有决策单元的输入和输出视为一个向量,通过构建生产可能性集合,计算出每个决策单元的效率值。
生产可能性集合是由所有可能的输入和输出组合构成的,其中每一组合代表一个决策单元的潜在生产水平。
3.DEA 模型的主要参数DEA 模型主要包括以下参数:(1) 投入变量:用于表示决策单元的输入资源,如劳动力、资本等。
(2) 产出变量:用于表示决策单元的产出成果,如产品数量、利润等。
(3) 技术效率:表示决策单元实际生产水平与潜在生产水平之间的比率。
(4) 规模报酬:表示决策单元在生产过程中,投入资源的比例变化对产出效率的影响。
(5) 松弛变量:用于解决决策单元的输入和输出约束问题。
4.参数估计方法DEA 模型的参数估计方法主要包括最小二乘法、极大似然估计法和梯度估计法等。
其中,最小二乘法是一种常用的参数估计方法,它通过使模型预测值与实际观测值之间的平方误差最小,来估计模型的参数。
5.参数对模型结果的影响DEA 模型的参数设置对模型结果具有较大影响。
例如,技术效率和规模报酬参数的设置会影响到决策单元的效率评价结果;投入和产出变量的选择会直接影响到模型的适用范围和评价结果的可靠性;松弛变量的设置则影响到模型的计算复杂度和结果的稳定性。
6.总结DEA 模型是一种重要的效率评价方法,其参数设置对模型结果具有重要影响。
非参数统计模型在大数据分析中的应用研究随着大数据时代的到来,数据量的爆炸式增长使得传统的统计方法难以胜任越来越复杂的数据分析任务。
对于节约计算资源、减少建设成本、高效分析数据等多种优势,非参数统计模型逐渐成为一种流行的工具。
本文将就非参数模型在大数据分析中的应用研究展开讨论。
一、大数据与统计模型首先,我们先来了解一下大数据。
大数据是指规模庞大,缺乏结构,且难以使用传统计算方式处理的数据集合。
如今,随着物联网、社交网络、云计算等技术的高速发展,人们已经能够获取到大量的数据,但是如何有效地处理并从中获取有价值信息,是一个亟待解决的问题。
在处理大数据时,统计模型是非常重要的一环。
统计模型有监督学习与无监督学习之分,其中监督学习大多需预指定一些假设,拟合概率分布以得到模型。
而无监督学习则只根据数据本身寻找数据集的特征,不作任何假设。
然而,在大数据的情况下,传统的统计模型通常依赖于大量样本数据,并且通常要求数据具有一定的数学分布形式,限制了其应用范围。
而且,传统的统计模型需要考虑到噪声、缺失数据、异常值等,而大数据中这些问题更加严重。
相对来说,非参数统计模型可以比较好地解决这些问题,并且可以对数据进行更加灵活的建模。
二、非参数统计模型非参数统计模型相对于参数统计模型而言,不需要事先指定一个固定的概率分布,而是通过训练数据本身来得到模型。
举例而言,我们可以通过直方图来对数据进行描述,而并不需要对其进行任何的分布假设。
还有一些非参数模型,比如决策树、支持向量机、最大熵模型等,都不需要提前对分布函数假设,而是把数据集的分布情况自然地提取出来。
正是由于非参数统计模型具有这种灵活性和强大的工作效率,所以在大数据分析中,非参数模型的应用逐渐成为了一种趋势。
三、非参数统计模型在大数据分析中的应用1.多元线性回归模型多元线性回归模型的目标是在多个特征变量的条件下,预测一个目标变量的值。
当数据集中包含大量的变量时,使用传统的线性回归模型很容易出现局限性,而非参数的回归模型则不需要提前指定概率分布,更加灵活。
关于dea模型的书(最新版)目录1.DEA 模型的概述2.DEA 模型的应用领域3.DEA 模型的优势与局限性4.推荐的 DEA 模型相关书籍正文DEA 模型,即数据包络分析模型(Data Envelopment Analysis),是一种用于评估决策单元(如企业、医院等)效率的非参数统计方法。
该模型通过比较决策单元的输入与输出数据,计算出各自的效率值,从而为决策者提供有关组织绩效的实用信息。
以下是关于 DEA 模型的一些应用领域、优势与局限性以及相关书籍的推荐。
一、DEA 模型的应用领域1.企业管理:DEA 模型可以用于评估企业的生产效率、成本效益等方面,为企业提供改进管理的依据。
2.医院管理:DEA 模型可以用于衡量医院的医疗质量、运营效率等,为医院提供提高服务水平的参考。
3.教育评估:DEA 模型可以用于评估学校的教育质量、师资水平等方面,为教育行政部门提供评估依据。
二、DEA 模型的优势与局限性1.优势:DEA 模型是一种非参数统计方法,不需要假设输入与输出之间存在特定的函数关系,因此在处理多元输入和多元输出问题时具有较强的适用性。
此外,DEA 模型具有较强的稳健性,不受极端值和离群值的影响。
2.局限性:DEA 模型主要用于评估决策单元的效率,而不能直接用于解释决策单元的效率差异。
此外,DEA 模型假设输入与输出之间存在线性关系,这在某些情况下可能导致评估结果的偏差。
三、推荐的 DEA 模型相关书籍1.《数据包络分析》(Data Envelopment Analysis):作者为 Charnes、Cooper、Rhodes,该书为 DEA 模型的经典之作,详细介绍了 DEA 模型的原理、方法、应用及软件操作等内容。
2.《数据包络分析及其应用》(Data Envelopment Analysis: ANon-Parametric Approach):作者为 Tsai,该书从实证角度出发,通过大量案例分析,深入浅出地讲解了 DEA 模型的应用技巧和策略。
几种统计分析模型介绍统计分析模型是一种将统计学原理和方法应用于数据分析的方法论。
统计分析模型的目标是通过数据分析来揭示数据背后的规律、关系和趋势,进而进行预测、决策和优化。
下面介绍几种常见的统计分析模型。
1.线性回归模型线性回归模型是一种用于建立连续型因变量与自变量之间关系的统计模型。
根据最小二乘法原理,该模型通过拟合一条直线来描述因变量与自变量之间的线性关系。
线性回归模型可以用于预测、解释和因果推断。
2.逻辑回归模型逻辑回归模型是一种用于建立二分类因变量与自变量之间关系的统计模型。
该模型通过对二项分布进行极大似然估计来拟合出一个逻辑函数,可以用于预测和解释二分类问题。
3.方差分析模型方差分析模型是一种用于分析因变量在不同自变量水平间是否存在显著差异的统计模型。
该模型通过比较组间离散度与组内离散度的差异,来推断因变量的差异是否由于自变量的不同水平引起。
4.主成分分析模型主成分分析模型是一种用于降维和数据压缩的统计模型。
该模型通过将原始变量转换为一组无关的主成分来描述数据的结构和方差分布。
主成分分析模型可以用于数据可视化、异常检测和特征提取。
5.聚类分析模型聚类分析模型是一种用于将样本划分为互不相交的群组的统计模型。
该模型通过计算样本间的相似性或距离来实现群组间的区分,并可以用于发现样本的内部结构和群组特征。
6.决策树模型决策树模型是一种用于分类和回归问题的非参数统计模型。
该模型通过构建一棵二叉树来对自变量进行分段并进行预测。
决策树模型易于理解和解释,常用于建立可解释性强的预测模型。
7.时间序列模型时间序列模型是一种用于分析时间相关数据的统计模型。
该模型通过建立时间序列的概率模型来进行预测和分析。
常用的时间序列模型包括自回归移动平均模型(ARMA)和自回归积分移动平均模型(ARIMA)等。
这些统计分析模型可以应用于各种领域的数据分析,例如经济学、金融学、统计学、市场营销、医学和社会科学等。
在实际应用中,选择合适的模型需要根据数据类型、问题需求以及模型假设来进行综合考量。
非参数统计模型在社会科学研究中的应用近年来,非参数统计模型在社会科学研究中的应用越来越广泛。
在传统的参数统计框架下,假设数据符合特定的分布,并且使用参数来描述这个分布,然而在社会科学中,数据的分布往往是未知的,并且会受到许多复杂因素的影响,例如人的行为、社会文化等。
而非参数统计模型正是针对这种复杂情况而设计。
那么,非参数统计模型具体是什么呢?简单而言,非参数统计模型不需要先验地假设数据分布的形式,而是通过一些技术手段来弥补这个不确定性。
在社会科学中,非参数统计模型被广泛应用在各种研究中,如教育、经济、医学、社会学等领域。
首先,非参数统计模型在教育研究中有着广泛的应用。
教育问题一直是社会关注的焦点,近些年来,教育质量越来越受到关注。
比如,在衡量学生学习成果方面,传统的参数统计模型往往被限于具体的假设条件下,无法刻画学生知识背景的多元性。
而非参数统计模型提高了模型的灵活性与可复制性。
例如基于核函数的局部线性回归,可以在不控制一个具体的特征的情况下,对他们进行学习成果的评估。
其次,非参数统计模型在经济研究中也有着广泛的应用。
非参数模型在经济学中的应用,主要是解决一些与监管、评估无法使用传统经济模型求得答案的问题。
例如,在研究一个新的市场或者区域中,通常情况下我们缺乏足够优质的数据来刻画购买力、需求等问题。
这时,非参数模型就派上用场了。
其具有更广泛的拓展性。
例如,在预测某产品的市场份额,我们可以使用基于非参数估计的回归模型,这种模型可以通过非线性的参数估计来描述市场份额与各种因素之间的关系。
再次,非参数统计模型在社会学研究中也被广泛应用,比如,不仅有民意调查数据,还有团体互动等社会行为,这些都是非常重要的研究领域。
社会学家通过社会网络、时间序列等技术手段来描述数据的结构,进而达到有效研究的目的。
例如,基于社会网络的数据建模,可以通过非参数混合模型拟合出更适合数据特征的数据分布形式,而时间序列的特点也适合使用基于非参数模型的技术,例如,在政治经济学领域中,一些研究使用非参数统计模型来研究利率的波动,以及市场交易的变化。
非参数统计学讲义第四章多样本模型非参数统计学讲义主讲:统计系袁靖第四章多样本模型§1 k个相关样本的非参数检验在参数统计中,检验几个样本是否来自完全相同的总体,采用方差分析或F检验。
运用F检验的假定条件是:样本是从正态分布的总体中独立抽选的;总体具有相同的方差;数据的测量层次至少是定距尺度。
当被用来分析的数据不符合这些假定条件,或研究者不希望作这些假设,以便增加结论的普遍性时,不宜采用参数统计的方法,而必须运用非参数方法。
如果k(等于或大于3)个样本是按某种或某些条件匹配的,那么k个样本称为相关的,否则为独立的。
k个相关和独立样本的差别与两个相关和独立样本之间的差别类似。
本节介绍k个相关样本的非参数检验。
一、Cochran Q检验1.研究背景Cochran Q检验也译为科库兰检验。
它是用以检验匹配的三组或三组以上的频数或比例之间有无显著差异的方法。
这种匹配可以用不同形式获得。
例如,检验三种不同类型的采访形式对被采访者的有效回答是否有影响,可以抽选一些人,分成n组,每组有3个匹配的被采访者,要求他们的有关情况相同。
每组的3名成员被随机地置于3种条件之下,即分别接受三种类型的采访,于是,就获得了3个匹配的样本,即k=3,每个样本有n个观测结果。
k个相关样本也可以采用同一组人,对不同的k个条件的反应匹配成样本,这类似于两个相关样本中以研究对象作为自身的对照者。
例如,检验几种教学手段对学生掌握知识是否有显著不同,可以随机抽取n个学生,让他们先后置于k种教学手段之下,再作出评价。
这样可以获得k个匹配的样本,每个样本有n个观测结果。
在现实生活中,很多数据是以二元数据的形式出现的,【例4-1】村民对四个候选人的评价得到结果:表4-1 村民评价结果其中:1表示同意;0表示不同意。
关心的问题是候选人在村民眼中有无区别,即检验H 0:12kθθθ===L 是否成立,此时如果使用Friedman 秩和检验将会遇到麻烦,因为有很多打结现象存在。
非参数统计第二次作业——局部多项式回归与样条回归习题一:一、本题是研究加拿大工人收入情况,即年龄(age)和收入(income)的关系。
此次共调查了205个加拿大工人的年龄和收入,所有工人都是高中毕业。
且本题设定因变量为log.income,协变量为age,运用统计方法来拟合log.income 与age之间的函数关系。
二、模型的建立1.估计方法的选取拟合两个变量之间的函数关系,即因变量和协变量之间的关系,用回归估计的方法,回归估计包括参数回归估计和非参数回归估计。
参数估计是先假定某种数学模型或已知总体的分布,例如总体服从正态分布,其中某些参数未知,如总体均值、方差等,然后利用样本去估计这些未知参数,常用的方法有极大似然估计,Bayes估计等,线性模型可以用最小二乘法估计。
非参数估计是不假定具有某种特定的数学模型,或总体分布未知,直接利用样本去估计总体的数学模型,常用的方法有局部多项式回归方法和样条函数回归方法。
本题调查了205个加拿大工人的年龄和收入,但是加拿大工人年龄和收入的具体分布未知,即这两个变量所能建立的数学模型未知,而且由协变量和因变量所形成的散点图可以看出它不符合某种特定的已知模型,需要进一步研究,然后拟合它们之间的函数关系。
因此本题选用非参数回归估计的方法,来拟合因变量和协变量之间的关系。
针对此问题分别采用非参数估计中的局部多项式回归和样条函数回归方法对log.income 与age之间的函数关系进行估计。
2.局部多项式回归方法局部多项式的思想是在某个点x附近,用一个多项式函数来逼近未知的光滑函数g(x)。
选定局部邻域的大小h,对于任意给定某个点x 0,在其小邻域内展开泰勒公式,用一个p阶多项式来局部逼近g(x),然后再用极大似然估计。
(1)加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间的散点图如下所示:注:以下所做的图中用X表示协变量年龄age,用Y表示因变量收入log.income(2)用将X与Y排序的方法拟合的加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系如下图所示:(3)用局部多项式回归方法拟合的加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系如下图所示:(4)用cross-validation的方法选择最佳的smoothing parameter,图形如下:由上图可以大概看出smoothing parameter的取值,使得函数CV.vec达到最小的h.vec取值是7,即最佳的smoothing parameter取值h=7。
(5)结果分析对于最终用局部多项式回归方法拟合的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系图中,黑色线条表示的是将X与Y排序拟合的函数关系;红色线条Local linear estimate1表示的是用Epanechnikov核函数确定的smoothing parameter进行局部多项式回归得到的函数关系;蓝色线条表示用cross-validation方法确定的最佳smoothing parameter进行局部多项式回归得到的函数关系,显然蓝色线条对X与Y拟合的函数关系比较准确。
3. 样条函数回归方法样条函数的思想是在区间[a,b]内等距离选取K个点作为节点,每两个相邻的节点区域内都是一个基函数,且每一个基函数都是分段函数,每一组基函数构成一个线性空间。
在众多基函数选取中,B-样条基函数更稳定,应用更广泛。
对于拟合的函数的光滑程度的控制,P-Spline函数方法更好。
P-Spline函数方法用一些预先定义的节点来定义一组基函数,同时增加一个惩罚函数,来控制拟合函数的光滑程度。
然后用一组B-样条基函数的线性组合来逼近f(x),最后解最优函数。
(1)加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间的散点图如下所示:(2)用penalized-splines方法拟合的加拿大工人的收入(log.income)与年龄(age)之间函数关系如下图所示:(3)用generalized cross-validation的方法选择最佳的smoothing parameter,图形如下:由上图可以大概看出smoothing parameter的取值,最佳的smoothing parameter取值h=0.035。
(4)结果分析上图中红色线条表示的是用generalized cross-validation方法选择的最佳smoothing parameter 进行penalized-splines回归得到的X与Y的函数关系,显然此回归结果与局部多项式回归中蓝色线条所代表的拟合函数相似,而且都充分凸显了散点图中xobs与yobs函数关系的双峰效果,拟合程度较好。
习题二一、本题是对ethanol数据集进行研究,因变量为NOx,协变量为E,运用统计方法来拟合E与NOx之间的函数关系。
二、模型的建立1.估计方法的选取拟合两个变量之间的函数关系,即因变量和协变量之间的关系,用回归估计的方法,回归估计包括参数回归估计和非参数回归估计。
参数估计是先假定某种数学模型或已知总体的分布,例如总体服从正态分布,其中某些参数未知,如总体均值、方差等,然后利用样本去估计这些未知参数,常用的方法有极大似然估计,Bayes估计等,线性模型可以用最小二乘法估计。
非参数估计是不假定具有某种特定的数学模型,或总体分布未知,直接利用样本去估计数学模型,常用的方法有局部多项式回归方法,和样条函数回归方法。
本题是针对ethanol数据集进行研究,但是ethanol数据集的具体分布未知,而且由协变量和因变量所形成的散点图可以看出它不符合某种特定的已知模型,需要进一步研究,然后拟合它们之间的函数关系。
因此本题选用非参数回归估计的方法,来拟合因变量和协变量之间的关系。
针对此问题分别采用非参数估计中的局部多项式回归和样条函数回归方法对NOx与E之间的函数关系进行估计。
1.局部多项式回归方法注:以下所绘的图中用X表示协变E,用Y表示因变量NOx。
(1)ethanol数据集中NOx与E之间的函数关系散点图如下所示:(2)用将X与Y排序的方法拟合协变量E与因变量NOx之间函数关系如下图所示:(3)用局部多项式回归方法拟合的协变量E与因变量NOx之间函数关系,如下图所示:(4)用cross-validation的方法选择最佳的smoothing parameter,图形如下:由上图可以大概看出smoothing parameter的取值,使得函数CV.vec达到最小的h.vec取值是0.035,即最佳的smoothing parameter取值h=0.035。
(5)结果分析对于最终用局部多项式回归方法拟合的协变量E与因变量NOx之间函数关系图中,黑色线条表示的是将X与Y排序拟合的函数关系;红色线条Local linear estimate1表示的是用Epanechnikov核函数确定的smoothing parameter进行局部多项式回归得到的函数关系;蓝色线条表示用cross-validation方法确定最佳的smoothing parameter进行局部多项式回归得到的函数关系,显然蓝色线条对X与Y拟合的函数关系比较准确。
2.样条函数回归方法注:以下所绘的图中用xobs表示协变E,用yobs表示因变量NOx。
(1)ethanol数据集中NOx与E之间的函数关系散点图如下所示:(2)用penalized-splines方法拟合的ethanol数据集中NOx与E之间的函数关系如下图所示:(3)用generalized cross-validation的方法选择最佳的smoothing parameter,图形如下:由上图可以大概看出smoothing parameter的取值,使得函数GCV达到最小的横坐标取值是-6,即最佳的smoothing parameter取值h=-6。
(4)结果分析上图中红色线条表示的是用generalized cross-validation方法选择的最佳smoothing parameter 进行penalized-splines回归得到的xobs与yobs的函数关系。
代码:习题一:局部多项式回归library(SemiPar)data(age.income);X<-age.income$age;Y<-age.income$log.income;X2=X^2; X3=X^3; X4=X^4;fit1 <- lm(Y~X+X2+X3+X4);coefE=c(fit1$coeff);resids=fit1$residuals;sigmaE=sqrt(var(resids));CK=1.719temp=cbind(2,3*2*X,4*3*X^2)%*%as.vector(coefE[-(1:2)]);den=sum(temp^2);h.ROT=CK*(sigmaE^2/den)^(1/(2*1+3));h.vec=seq(5,15,by=0.05);CV.vec=0*h.vec;for(k in 1:length(h.vec)){print(k);CV.vec[k] <- CV1.fun(X,Y,h=h.vec[k]);}plot(h.vec,CV.vec,type="l");h.CV=h.vec[which.min(CV.vec)];xfine=seq(20,60,length=50);ypred1 <- rep(0,length(xfine));ypred2 <- rep(0,length(xfine));for(i in 1:length(xfine)){ypred1[i] <- LLS.fun(xfine[i],X,Y,h=h.ROT);ypred2[i] <- LLS.fun(xfine[i],X,Y,h=h.CV);}plot(X,Y)lines(sort(X),sort(Y));lines(xfine,ypred1,lty=2,col=2);lines(xfine,ypred2,lty=4,col=4);legend(40,12,c("True","Local linear estimate1","Local linear estimate2"),lty=c(1,2,4),col=c(1,2,4))样条回归:library(SemiPar)data(age.income);xobs = age.income$age;yobs = age.income$log.income;nobs = length(yobs);plot(xobs,yobs);library(fda);knots=seq(min(xobs),max(xobs),length=15);nknots = length(knots);norder = 4;nbasis = length(knots) + norder - 2;basis = create.bspline.basis(c(min(xobs),max(xobs)),nbasis,norder,knots); basismat = eval.basis(xobs, basis);h <- 0.1quadpts <- seq(min(xobs),max(xobs),h)nquadpts <- length(quadpts)quadwts <- c(1,rep(c(4,2),(nquadpts-1)/2))quadwts[nquadpts] <- 1quadwts <- quadwts*h/3Q2basismat = eval.basis(quadpts, basis,2);Rmat = t(Q2basismat)%*%(Q2basismat*(quadwts%*%t(rep(1,nbasis)))) basismat2 = t(basismat)%*%basismat;lambdaVec = 10^seq(-5,5,1)nlambda = length(lambdaVec)df = rep(0,nlambda)GCV = dffor (s in 1:nlambda){lambda = lambdaVec[s]Bmat = basismat2 + lambda*Rmat;chat = solve(Bmat)%*%t(basismat)%*%yobs;yhat = basismat%*%chat;SSE = t(yhat-yobs)%*%(yhat-yobs)Smat = basismat%*%solve(Bmat)%*%t(basismat)df[s] = sum(diag(Smat))GCV[s] = SSE/(nobs-df[s])^2}plot(seq(-5,5,1),GCV,type = "l")lambda.opt = lambdaVec[which.min(GCV)];Bmat = basismat2 + lambda.opt*Rmat;chat = solve(Bmat)%*%t(basismat)%*%yobs;yhat = basismat%*%chat;plot(xobs,yobs);lines(xobs,yhat,type = "l",col="red")习题二:局部多项式回归library(locfit);data(ethanol);X<-ethanol$EY<-ethanol$NOx;X2=X^2; X3=X^3; X4=X^4;fit1 <-lm(Y~X+X2+X3+X4);coefE=c(fit1$coeff);resids=fit1$residuals;sigmaE=sqrt(var(resids));CK=1.719temp=cbind(2,3*2*X,4*3*X^2)%*%as.vector(coefE[-(1:2)]); den=sum(temp^2);h.ROT=CK*(sigmaE^2/den)^(1/(2*1+3));h.vec=seq(0.02,0.06,by=0.0005);CV.vec=0*h.vec;for(k in 1:length(h.vec)){print(k);CV.vec[k] <- CV1.fun(X,Y,h=h.vec[k]);}plot(h.vec,CV.vec,type="l");h.CV=h.vec[which.min(CV.vec)];xfine=seq(0.5,1.2,length=10);ypred1 <- rep(0,length(xfine));ypred2 <- rep(0,length(xfine));for(i in 1:length(xfine)){ypred1[i] <- LLS.fun(xfine[i],X,Y,h=h.ROT);ypred2[i] <- LLS.fun(xfine[i],X,Y,h=h.CV);}plot(X,Y)lines(sort(X),sort(Y));lines(xfine,ypred1,lty=2,col=2);lines(xfine,ypred2,lty=4,col=4);legend(0.8,1,c("True","Local linear estimate1","Local linear estimate2"),lty=c(1,2,4),col=c(1,2,4))样条回归:library(locfit) data(ethanol); xobs = ethanol$E; yobs = ethanol$NOx; nobs = length(yobs); plot(xobs,yobs);library(fda); knots=seq(min(xobs),max(xobs),length=15); nknots = length(knots); norder = 4; nbasis = length(knots) + norder - 2; basis = create.bspline.basis(c(min(xobs),max(xobs)),nbasis,norder,knots); basismat = eval.basis(xobs, basis);h <- 0.1 quadpts <- seq(min(xobs),max(xobs),h) nquadpts <- length(quadpts) quadwts <- c(1,rep(c(4,2),(nquadpts-1)/2)) quadwts[nquadpts] <- 1 quadwts <- quadwts*h/3 Q2basismat = eval.basis(quadpts, basis,2); Rmat = t(Q2basismat)%*%(Q2basismat*(quadwts%*%t(rep(1,nbasis)))) basismat2 = t(basismat)%*%basismat; lambdaVec = 10^seq(-10,-1,1) nlambda = length(lambdaVec) df = rep(0,nlambda) GCV = df for (s in 1:nlambda) { lambda = lambdaVec[s] Bmat = basismat2 + lambda*Rmat; chat = solve(Bmat)%*%t(basismat)%*%yobs;yhat = basismat%*%chat; SSE = t(yhat-yobs)%*%(yhat-yobs) Smat = basismat%*%solve(Bmat)%*%t(basismat) df[s] = sum(diag(Smat)) GCV[s] = SSE/(nobs-df[s])^2 } plot(seq(-10,-1,1),GCV,type = "l") lambda.opt = lambdaVec[which.min(GCV)]; Bmat = basismat2 + lambda.opt*Rmat; chat = solve(Bmat)%*%t(basismat)%*%yobs; yhat = basismat%*%chat; plot(xobs,yobs); lines(xobs,yhat,type = "l",col="red")。