第3章非线性回归与含特殊变量的回归预测法
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第三章回归分析⽅法1第三章线性回归分析§3.1 ⼀元线性回归模型⼀、回归分析变量之间的关系,⼤体分为两类:⼀类是函数关系;另⼀类是统计相关关系,或称随机关系。
具有相关关系的变量间虽然不具有确定的函数关系,但可以根据⼤量的统计数据,找出变量之间在数量变化上的统计规律,这种统计规律称为回归关系。
⽤以近似地描述具有相关关系的变量间的函数关系称为回归函数。
有关回归关系的计算⽅法和理论称为回归分析技术。
回归分析的主要内容是:1.根据样本观察值对模型参数进⾏估计,求得回归⽅程;2.对回归⽅程、参数估计值进⾏显著性检验;3.利⽤回归⽅程进⾏预测与控制。
⼆、总体回归⽅程1、例⼦假设⼀个地区的⼈⼝总体由60户组成。
我们要研究每⽉家庭消费⽀出Y与每⽉可⽀配家庭收⼊X的关系。
也就是说知道了家庭的每⽉收⼊,要预测每⽉消费⽀出的(总体)平均⽔平。
为此,将这60户家庭划分为组内收⼊差不多的10组,以分析每⼀收⼊组的家庭消费⽀出。
表2.1给出了假定的数据.表1.1 X,每⽉家庭收⼊(元)每⽉家庭消费⽀出550600650700750--650700740800850880-790840--800 930 950 1030 1080 1130 1150 1020 1070 1100 1160 1180 1250 -1100 1150 1200 1300 1350 1400 -1200 1360 1400 1440 1450 --1350 137016001620137014501550165017501890-1500152017501780180018501910共计3250 4620 4450 7070 6780 7500 6850 10430 9660 12110表2.1表明:对应于每⽉800元收⼊的5户家庭的每⽉消费⽀出为550到750元不等.类似地,给定X=2400元,6户家庭的每⽉⽀出在1370元和1890元之间.即表2.1的每个纵列给出对应于给定收⼊⽔平X的消费⽀出Y的分布.;也就是说,它给出了以X的给定值为条件的条件分布.表2.1的数据代表⼀个总体.我们可计算出给定X的Y的条件概率)(XYP.计算如下表2.2表2.2 与表2.1的数据相对应的条件概率)(i X YP)(i X Y P1/5 1/5 1/5 1/5 1/5 - -1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/61/5 1/5 1/5 1/5 1/1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 - 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 - 1/5 1/5 1/5 1/5 1/5 - - 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 - 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 1/7 Y 的条件均值650770 8901010113012501370149016101730如:6507505170051650516005155051)800(=?++++==i X YE以上述条件均值作散点图,可以看出,Y 的条件均值随X 增加⽽增加,散点图表明这些条件均值落在⼀条有正斜率的直线上,这条直线叫做总体回归直线,具体描述如下.2、总体回归⽅程描述两个变量X 与Y 之间的线性关系可⽤下列数学式⼦表⽰。
非线性回归预测法前面所研究的回归模型,我们假定自变量与因变量之间的关系是线性的,但社会经济现象是极其复杂的,有时各因素之间的关系不一定是线性的,而可能存在某种非线性关系,这时,就必须建立非线性回归模型。
一、非线性回归模型的概念及其分类非线性回归模型,是指用于经济预测的模型是曲线型的。
常见的非线性回归模型有下列几种: (1)双曲线模型:i ii x y εββ++=121 (3-59) (2)二次曲线模型:i i i i x x y εβββ+++=2321 (3-60)(3)对数模型:i i i x y εββ++=ln 21 (3-61)(4)三角函数模型:i i i x y εββ++=sin 21 (3-62)(5)指数模型:i x i i ab y ε+= (3-63)i i i x x i e y εβββ+++=221110 (3-64)(6)幂函数模型:i b i i ax y ε+= (3-65)(7)罗吉斯曲线:i x x i iie e y εββββ++=++1101101 (3-66)(8)修正指数增长曲线:i x i i br a y ε++= (3-67)根据非线性回归模型线性化的不同性质,上述模型一般可细分成三种类型。
第一类:直接换元型。
这类非线性回归模型通过简单的变量换元可直接化为线性回归模型,如:(3-59)、(3-60)、(3-61)、(3-62)式。
由于这类模型的因变量没有变形,所以可以直接采用最小平方法估计回归系数并进行检验和预测。
第二类:间接代换型。
这类非线性回归模型经常通过对数变形的代换间接地化为线性回归模型,如:(3-63)、(3-64)、(3-65)式。
由于这类模型在对数变形代换过程中改变了因变量的形态,使得变形后模型的最小平方估计失去了原模型的残差平方和为最小的意义,从而估计不到原模型的最佳回归系数,造成回归模型与原数列之间的较大偏差。
第三类:非线性型。
非线性回归分析(教案)第一章:非线性回归分析简介1.1 非线性回归的定义与意义1.2 非线性回归与线性回归的比较1.3 非线性回归分析的应用领域1.4 本章概要第二章:非线性模型的选择2.1 常见非线性模型介绍2.2 模型选择的方法与原则2.3 利用软件选择非线性模型2.4 本章概要第三章:非线性回归的计算方法3.1 数值解法简介3.2 梯度下降法3.3 牛顿法3.4 拟牛顿法3.5 本章概要第四章:非线性回归的参数估计与检验4.1 参数估计的原理与方法4.2 参数估计的算法实现4.3 参数检验的方法与准则4.4 模型诊断与改进4.5 本章概要第五章:非线性回归在实际问题中的应用5.1 实例一:人口增长模型5.2 实例二:药物动力学模型5.3 实例三:经济预测模型5.4 实例四:生物医学信号处理模型5.5 本章概要第六章:非线性回归软件的使用6.1 常见非线性回归软件介绍6.2 非线性回归软件的使用方法6.3 利用软件进行非线性回归分析的步骤6.4 本章概要第七章:非线性回归在生物学中的应用7.1 生物学中常见非线性模型介绍7.2 非线性回归在生物学研究中的应用案例7.3 生物学数据处理与非线性回归分析7.4 本章概要第八章:非线性回归在经济与管理科学中的应用8.1 经济与管理科学中的非线性模型介绍8.2 非线性回归在经济预测中的应用案例8.3 非线性回归在管理决策中的应用案例8.4 本章概要第九章:非线性回归在工程与应用科学中的应用9.1 工程与应用科学中的非线性模型介绍9.2 非线性回归在工程设计中的应用案例9.3 非线性回归在应用科学研究中的应用案例9.4 本章概要第十章:非线性回归分析的扩展与前沿10.1 非线性回归分析的局限性与改进10.2 非线性回归分析的新方法与发展趋势10.3 非线性回归分析与其他统计方法的结合10.4 本章概要第十一章:非线性回归的优化策略11.1 优化算法概述11.2 常见优化算法介绍11.3 非线性回归的优化策略11.4 本章概要第十二章:非线性回归在医学中的应用12.1 医学中的非线性模型介绍12.2 非线性回归在医学诊断中的应用案例12.3 非线性回归在医学治疗方案设计中的应用案例12.4 本章概要第十三章:非线性回归在地球科学中的应用13.1 地球科学中的非线性模型介绍13.2 非线性回归在地球物理勘探中的应用案例13.3 非线性回归在气候学研究中的应用案例13.4 本章概要第十四章:非线性回归在化学与材料科学中的应用14.1 化学与材料科学中的非线性模型介绍14.2 非线性回归在化学反应动力学分析中的应用案例14.3 非线性回归在材料性能预测中的应用案例14.4 本章概要第十五章:非线性回归分析的实践与挑战15.1 非线性回归分析的实际操作技巧15.2 非线性回归分析面临的挑战与问题15.3 未来非线性回归分析的发展方向15.4 本章概要重点和难点解析第一章:非线性回归分析简介重点:非线性回归的定义与意义,非线性回归与线性回归的比较。