回归模型拟合精度分析

回归模型拟合精度分析
回归模型拟合精度分析

应用回归分析例库封面

一、案例背景

新中国50年来,我国的国民经济迅猛发展,综合国力显著增强。研究表明:截至2004年50多年来中国经济增长是不均衡的,经济增长模式是不同的,可分为几个阶段。文章基于对53年来中国财政收入、农业增加值、工业增加值、社会消费总额等因素的研究,

-生产函数,分三个阶段分析了财政消除价格膨胀因素的影响,采用采用Cobb Dauglas

收入与其他因素之间的关系,并且从经济学角度对所建立的模型给出了合理的解释,结论符合中国实际。

二、数据介绍

新中国50年来,我国的国民经济迅猛发展,综合国力显著增强。研究表明:截至2004年50多年来中国经济增长是不均衡的,经济增长模式是不同的,可分为几个阶段。文章基于对53年来中国财政收入、农业增加值、工业增加值、社会消费总额等因素的研究,

-生产函数,分三个阶段分析了财政消除价格膨胀因素的影响,采用采用Cobb Dauglas

收入与其他因素之间的关系,并且从经济学角度对所建立的模型给出了合理的解释,结论符合中国实际。

三、分析过程

经过对26个模型中标准残差、复相关系数、PRESS和AIC的对比,发现以下模型最优。

表2 4个最优回归模型比较

F 统计量的概率值都为0,

说明每个回归方程中的自变量作为一个整体对因变量Y 的影响是显著的。为了确定最优模型,将T 统计量的概率值比较如下表3 1952—1971年4个最优模型中T 统计量的概率值

从表3可以看出,当显著性水平0.05α=时,只有第一个模型中所有的P 值都满足

Pr(>|t|)<0.05,说明这个模型中的每个自变量对因变量的影响显著。综合以上因素,我

们认为Y 关于因素123,,X X X 的回归模型是最优的,即1952年—1971年这20年间,影响财政收入的主要因素是农业增加值、工业增加值和建筑业增加值。4.2.2 1972—2004年最优回归模型

过程同上。经过对比,发现以下4个模型最优。

表4 4个最优模型比较

F 统计量的概率值都为0,T 统计量的概率值如表5所示。

当显著性水平0.05α=时,表5中第一个模型和第三个模型中所有的P 值都满足

Pr(>|t|)<0.05,说明这两个回归方程中的每个自变量对因变量的影响显著。结合表4,我

们认为Y 关于因素1245,,,X X X X 的回归模型是最优的,即1972年—2004年这33年间,影响财政收入的主要因素是农业增加值、工业增加值、人口数和社会消费总额。

表6 两个总体最优模型汇总

四、结论

本文根据中国财政收入、农业增加值、工业增加值等因素增长趋势的特点,采用-生产函数,讨论了中国财政收入与社会各因素之间的关系。Cobb Dauglas

比较表7中三个最优方程,可以看出在我国经济的不同发展阶段,影响财政收入的因素以及各因素的权重有所不同,说明随着时代的发展,社会制度的变迁,影响财政收入的主要因素也会发生变化。

在1952—1961年的回归方程中,农业增加值、工业增加值和建筑业增加值对财政收入的影响较大,其中工业增加值的权重系数较大。这一时期,正值我国生产资料私有制的社会主义改造基本完成,1957年又完成了发展国民经济的第一个五年计划,开始进入全面建设社会主义的新时期。在1961—1981年的回归方程中,工业增加值、人口数和社会消费总额对财政收入的影响较大,其中工业增加值的权重系数仍然较大,由于忽视了“三农”问题,农业增加值没有列入其中。1966年5月至1976年10月的“文化大革命”,使党、国家和人民遭到建国以来最严重的挫折和损失。因此,在这一时期,各因素数据不稳定,起伏较大。在1982—2004年这个阶段,尽管对财政收入的影响因素与前一阶段相同,但是较大的权重系数转移到人口数和社会消费总额。在这23年里,中国的经济体制由计划经济一步步走向市场经济。相对于前两个阶段经济发展属于较平稳的时期,这个阶段的成绩是调整改革的成果。党中央、国务院早已经意识到了“三农问题”,在2004年,温家宝总理在政府工作报告中谈到,解决农业、农村和农民问题,是我们全部工作的重中之重,各级政府要加强对“三农”的投入。出台了一系列有利于“三农”改革政策,包括农村税费改革,逐步降低农业税税率,五年内取消农业税。

总之,这53年来中国财政收入以及与其有关的各因素的增长趋势分成三个阶段是合理的,即分成1951—1960年,1961—1981年,1982—2004年,由此可以清楚地看出中国经济发展的历程。

回归模型分析

新疆财经大学 实验报告 课程名称:统计学 实验项目名称:回归模型分析 姓名: lili 学号: 20000000 班级:工商2011-2班 指导教师: 2014 年5 月

新疆财经大学实验报告

附:实验数据。

1、作散点图,加趋势线, 2、建立回归模型(用公式编辑器写),对模型进行统计检验。解释模型意义SUMMARY OUTPUT 回归统计 Multiple R 0.974111881 R Square 0.948893956 Adjusted R Square 0.947131679 标准误差527.4648386 观测值31 方差分析 df SS MS F Significance F 回归分析 1 149806425.5 149806426 538.4476 2.82E-20 残差29 8068355.522 278219.156 总计30 157874781.1 Coefficients 标准误差t Stat P-value Lower 95% Upper 95% Intercept 121.5246471 365.0193913 0.33292655 0.741585 -625.024 X Variable 1 1.270433698 0.054749518 23.2044728 2.82E-20 1.158458

RESIDUAL OUTPUT 观测值预测 Y 残差标准残差 1 14252.56 -369.959 -0.71338 2 10116.66 196.2382 0.378401 3 7032.43 206.6701 0.398516 4 6607.597 412.4032 0.795225 5 7006.005 6.895144 0.013296 6 7843.094 -602.494 -1.16177 7 7098.874 -93.6736 -0.18063 8 6493.004 185.8963 0.358458 9 14147.49 720.0062 1.388367 10 8644.356 618.1438 1.191949 11 12461.12 717.8799 1.384267 12 6555.382 244.618 0.47169 13 9467.216 532.2839 1.026388 14 6365.198 536.2019 1.033943 15 7832.295 567.6051 1.094497 16 6399.5 526.5002 1.015235 17 7697.502 -375.502 -0.72407 18 7871.17 -171.17 -0.33006 19 12363.8 16.59511 0.032 20 7443.669 341.3307 0.658178 21 7111.959 147.341 0.284113 22 9164.599 -1070.9 -2.06498 23 7490.04 -448.14 -0.86414 24 6408.901 160.099 0.308714 25 7774.109 -130.509 -0.25166 26 10342.54 -1577.04 -3.04097 27 7362.997 -462.997 -0.89278 28 6852.282 -195.082 -0.37617 29 6982.121 -236.821 -0.45665 30 6893.317 -362.817 -0.69961 31 7260.6 -39.5998 -0.07636 y=β0+β1x y=121.225+1.27X 3、求相关系数与方向说明数意 根据以上的结果,0《r≤1,这表明x与y之间正线性相关,因为r=0.9741可视为高度相关;

如何用EXCEL做数据线性拟合和回归分析

如何用Excel做数据线性拟合和回归分析 我们已经知道在Excel自带的数据库中已有线性拟合工具,但是它还稍显单薄,今天我们来尝试使用较为专业的拟合工具来对此类数据进行处理。 在数据分析中,对于成对成组数据的拟合是经常遇到的,涉及到的任务有线性描述,趋势预测和残差分析等等。很多专业读者遇见此类问题时往往寻求专业软件,比如在化工中经常用到的Origin和数学中常见的MATLAB等等。它们虽很专业,但其实使用Excel 就完全够用了。我们已经知道在Excel自带的数据库中已有线性拟合工具,但是它还稍显单薄,今天我们来尝试使用较为专业的拟合工具来对此类数据进行处理。 注:本功能需要使用Excel扩展功能,如果您的Excel尚未安装数据分析,请依次选择“工具”-“加载宏”,在安装光盘支持下加载“分析数据库”。加载成功后,可以在“工具”下拉菜单中看到“数据分析”选项 实例某溶液浓度正比对应于色谱仪器中的峰面积,现欲建立不同浓度下对应峰面积的标准曲线以供测试未知样品的实际浓度。已知8组对应数据,建立标准曲线,并且对此曲线进行评价,给出残差等分析数据。 这是一个很典型的线性拟合问题,手工计算就是采用最小二乘法求出拟合直线的待定参数,同时可以得出R的值,也就是相关系数的大小。在Excel中,可以采用先绘图再添加趋势线的方法完成前两步的要求。 选择成对的数据列,将它们使用“X、Y散点图”制成散点图。

在数据点上单击右键,选择“添加趋势线”-“线性”,并在选项标签中要求给出公式和相关系数等,可以得到拟合的直线。 拟合的直线是y=15620x+6606.1,R2的值为0.9994。 因为R2>0.99,所以这是一个线性特征非常明显的实验模型,即说明拟合直线能够以大于99.99%地解释、涵盖了实测数据,具有很好的一般性,可以作为标准工作曲线用于其他未知浓度溶液的测量。 为了进一步使用更多的指标来描述这一个模型,我们使用数据分析中的“回归”工具来详细分析这组数据。 在选项卡中显然详细多了,注意选择X、Y对应的数据列。“常数为零”就是指明该模型是严格的正比例模型,本例确实是这样,因为在浓度为零时相应峰面积肯定为零。先前得出的回归方程虽然拟合程度相当高,但是在x=0时,仍然有对应的数值,这显然是一个可笑的结论。所以我们选择“常数为零”。 “回归”工具为我们提供了三张图,分别是残差图、线性拟合图和正态概率图。重点来看残差图和线性拟合图。 在线性拟合图中可以看到,不但有根据要求生成的数据点,而且还有经过拟和处理的预测数据点,拟合直线的参数会在数据表格中详细显示。本实例旨在提供更多信息以起到抛砖引玉的作用,由于涉及到过多的专业术语,请各位读者根据实际,在具体使用

多元线性回归模型的案例分析

1. 表1列出了某地区家庭人均鸡肉年消费量Y 与家庭月平均收入X ,鸡肉价格P 1,猪肉价格P 2与牛肉价格P 3的相关数据。 年份 Y/千 克 X/ 元 P 1/(元/千克) P 2/(元/千克) P 3/(元/千克) 年份 Y/千克 X/元 P 1/(元/ 千克) P 2/(元/ 千克) P 3/(元/千克) 1980 2.78 397 4.22 5.07 7.83 1992 4.18 911 3.97 7.91 11.40 1981 2.99 413 3.81 5.20 7.92 1993 4.04 931 5.21 9.54 12.41 1982 2.98 439 4.03 5.40 7.92 1994 4.07 1021 4.89 9.42 12.76 1983 3.08 459 3.95 5.53 7.92 1995 4.01 1165 5.83 12.35 14.29 1984 3.12 492 3.73 5.47 7.74 1996 4.27 1349 5.79 12.99 14.36 1985 3.33 528 3.81 6.37 8.02 1997 4.41 1449 5.67 11.76 13.92 1986 3.56 560 3.93 6.98 8.04 1998 4.67 1575 6.37 13.09 16.55 1987 3.64 624 3.78 6.59 8.39 1999 5.06 1759 6.16 12.98 20.33 1988 3.67 666 3.84 6.45 8.55 2000 5.01 1994 5.89 12.80 21.96 1989 3.84 717 4.01 7.00 9.37 2001 5.17 2258 6.64 14.10 22.16 1990 4.04 768 3.86 7.32 10.61 2002 5.29 2478 7.04 16.82 23.26 1991 4.03 843 3.98 6.78 10.48 (1) 求出该地区关于家庭鸡肉消费需求的如下模型: 01213243ln ln ln ln ln Y X P P P u βββββ=+++++ (2) 请分析,鸡肉的家庭消费需求是否受猪肉及牛肉价格的影响。 先做回归分析,过程如下: 输出结果如下:

一般线性回归分析案例

一般线性回归分析案例 1、案例 为了研究钙、铁、铜等人体必需元素对婴幼儿身体健康的影响,随机抽取了30个观测数据,基于多员线性回归分析的理论方法,对儿童体内几种必需元素与血红蛋白浓度的关系进行分析研究。这里,被解释变量为血红蛋白浓度(y),解释变量为钙(ca)、铁(fe)、铜(cu)。 表一血红蛋白与钙、铁、铜必需元素含量 (血红蛋白单位为g;钙、铁、铜元素单位为ug) case y(g)ca fe cu 17.0076.90295.300.840 27.2573.99313.00 1.154 37.7566.50350.400.700 48.0055.99284.00 1.400 58.2565.49313.00 1.034 68.2550.40293.00 1.044 78.5053.76293.10 1.322 88.7560.99260.00 1.197 98.7550.00331.210.900 109.2552.34388.60 1.023 119.5052.30326.400.823 129.7549.15343.000.926 1310.0063.43384.480.869 1410.2570.16410.00 1.190 1510.5055.33446.00 1.192 1610.7572.46440.01 1.210 1711.0069.76420.06 1.361 1811.2560.34383.310.915 1911.5061.45449.01 1.380 2011.7555.10406.02 1.300 2112.0061.42395.68 1.142 2212.2587.35454.26 1.771 2312.5055.08450.06 1.012 2412.7545.02410.630.899 2513.0073.52470.12 1.652 2613.2563.43446.58 1.230

非线性回归分析(常见曲线及方程)

非线性回归分析 回归分析中,当研究的因果关系只涉及因变量和一个自变量时,叫做一元回归分析;当研究的因果关系涉及因变量和两个或两个以上自变量时,叫做多元回归分析。此外,回归分析中,又依据描述自变量与因变量之间因果关系的函数表达式是线性的还是非线性的,分为线性回归分析和非线性回归分析。通常线性回归分析法是最基本的分析方法,遇到非线性回归问题可以借助数学手段化为线性回归问题处理 两个现象变量之间的相关关系并非线性关系,而呈现某种非线性的曲线关系,如:双曲线、二次曲线、三次曲线、幂函数曲线、指数函数曲线(Gompertz)、S型曲线(Logistic) 对数曲线、指数曲线等,以这些变量之间的曲线相关关系,拟合相应的回归曲线,建立非线性回归方程,进行回归分析称为非线性回归分析 常见非线性规划曲线 1.双曲线1b a y x =+ 2.二次曲线 3.三次曲线 4.幂函数曲线 5.指数函数曲线(Gompertz) 6.倒指数曲线y=a / e b x其中a>0, 7.S型曲线(Logistic) 1 e x y a b-= + 8.对数曲线y=a+b log x,x>0 9.指数曲线y=a e bx其中参数a>0 1.回归: (1)确定回归系数的命令 [beta,r,J]=nlinfit(x,y,’model’,beta0) (2)非线性回归命令:nlintool(x,y,’model’, beta0,alpha) 2.预测和预测误差估计: [Y,DELTA]=nlpredci(’model’, x,beta,r,J) 求nlinfit 或lintool所得的回归函数在x处的预测值Y及预测值的显著性水平为1-alpha的置信区间Y,DELTA. 例2 观测物体降落的距离s与时间t的关系,得到数据如下表,求s 2 解: 1. 对将要拟合的非线性模型y=a/ e b x,建立M文件volum.m如下:

数学建模实验 ——曲线拟合与回归分析

曲线拟合与回归分析 1、有10个同类企业的生产性固定资产年平均价值和工业总产值资料如下: (1)说明两变量之间的相关方向; (2)建立直线回归方程; (3)计算估计标准误差; (4)估计生产性固定资产(自变量)为1100万元时的总资产 (因变量)的可能值。 解: (1)工业总产值是随着生产性固定资产价值的增长而增长的,存 在正向相关性。 用spss回归 (2)spss回归可知:若用y表示工业总产值(万元),用x表示生产性固定资产,二者可用如下的表达式近似表示: .0+ y =x 896 . 395 567 (3)spss回归知标准误差为80.216(万元)。 (4)当固定资产为1100时,总产值为: (0.896*1100+395.567-80.216~0.896*1100+395.567+80.216) 即(1301.0~146.4)这个范围内的某个值。 MATLAB程序如下所示: function [b,bint,r,rint,stats] = regression1 x = [318 910 200 409 415 502 314 1210 1022 1225]; y = [524 1019 638 815 913 928 605 1516 1219 1624]; X = [ones(size(x))', x']; [b,bint,r,rint,stats] = regress(y',X,0.05); display(b); display(stats); x1 = [300:10:1250]; y1 = b(1) + b(2)*x1; figure;plot(x,y,'ro',x1,y1,'g-');

回归分析方法

第八章 回归分析方法 当人们对研究对象的内在特性和各因素间的关系有比较充分的认识时,一般用机理分析方法建立数学模型。如果由于客观事物内部规律的复杂性及人们认识程度的限制,无法分析实际对象内在的因果关系,建立合乎机理规律的数学模型,那么通常的办法是搜集大量数据,基于对数据的统计分析去建立模型。本章讨论其中用途非常广泛的一类模型——统计回归模型。回归模型常用来解决预测、控制、生产工艺优化等问题。 变量之间的关系可以分为两类:一类叫确定性关系,也叫函数关系,其特征是:一个变量随着其它变量的确定而确定。另一类关系叫相关关系,变量之间的关系很难用一种精确的方法表示出来。例如,通常人的年龄越大血压越高,但人的年龄和血压之间没有确定的数量关系,人的年龄和血压之间的关系就是相关关系。回归分析就是处理变量之间的相关关系的一种数学方法。其解决问题的大致方法、步骤如下: (1)收集一组包含因变量和自变量的数据; (2)选定因变量和自变量之间的模型,即一个数学式子,利用数据按照最小二乘准则计算模型中的系数; (3)利用统计分析方法对不同的模型进行比较,找出与数据拟合得最好的模型; (4)判断得到的模型是否适合于这组数据; (5)利用模型对因变量作出预测或解释。 应用统计分析特别是多元统计分析方法一般都要处理大量数据,工作量非常大,所以在计算机普及以前,这些方法大都是停留在理论研究上。运用一般计算语言编程也要占用大量时间,而对于经济管理及社会学等对高级编程语言了解不深的人来说要应用这些统计方法更是不可能。MATLAB 等软件的开发和普及大大减少了对计算机编程的要求,使数据分析方法的广泛应用成为可能。MATLAB 统计工具箱几乎包括了数理统计方面主要的概念、理论、方法和算法。运用MATLAB 统计工具箱,我们可以十分方便地在计算机上进行计算,从而进一步加深理解,同时,其强大的图形功能使得概念、过程和结果可以直观地展现在我们面前。本章内容通常先介绍有关回归分析的数学原理,主要说明建模过程中要做的工作及理由,如模型的假设检验、参数估计等,为了把主要精力集中在应用上,我们略去详细而繁杂的理论。在此基础上再介绍在建模过程中如何有效地使用MATLAB 软件。没有学过这部分数学知识的读者可以不深究其数学原理,只要知道回归分析的目的,按照相应方法通过软件显示的图形或计算所得结果表示什么意思,那么,仍然可以学到用回归模型解决实际问题的基本方法。包括:一元线性回归、多元线性回归、非线性回归、逐步回归等方法以及如何利用MATLAB 软件建立初步的数学模型,如何透过输出结果对模型进行分析和改进,回归模型的应用等。 8.1 一元线性回归分析 回归模型可分为线性回归模型和非线性回归模型。非线性回归模型是回归函数关于未知参数具有非线性结构的回归模型。某些非线性回归模型可以化为线性回归模型处理;如果知道函数形式只是要确定其中的参数则是拟合问题,可以使用MATLAB 软件的curvefit 命令或nlinfit 命令拟合得到参数的估计并进行统计分析。本节主要考察线性回归模型。 8.1.1 一元线性回归模型的建立及其MATLAB 实现 其中01ββ,是待定系数,对于不同的,x y 是相互独立的随机变量。 假设对于x 的n 个值i x ,得到 y 的n 个相应的值i y ,确定01ββ,的方法是根据最小二乘准则,要使 取最小值。利用极值必要条件令 01 0,0Q Q ββ??==??,求01ββ,的估计值01??ββ,,从而得到回归直线01 ??y x ββ=+。只不过这个过程可以由软件通过直线拟合完成,而无须进行繁杂的运算。

回归模型拟合精度分析

应用回归分析例库封面

一、案例背景 新中国50年来,我国的国民经济迅猛发展,综合国力显著增强。研究表明:截至2004年50多年来中国经济增长是不均衡的,经济增长模式是不同的,可分为几个阶段。文章基于对53年来中国财政收入、农业增加值、工业增加值、社会消费总额等因素的研究, -生产函数,分三个阶段分析了财政消除价格膨胀因素的影响,采用采用Cobb Dauglas 收入与其他因素之间的关系,并且从经济学角度对所建立的模型给出了合理的解释,结论符合中国实际。 二、数据介绍 新中国50年来,我国的国民经济迅猛发展,综合国力显著增强。研究表明:截至2004年50多年来中国经济增长是不均衡的,经济增长模式是不同的,可分为几个阶段。文章基于对53年来中国财政收入、农业增加值、工业增加值、社会消费总额等因素的研究, -生产函数,分三个阶段分析了财政消除价格膨胀因素的影响,采用采用Cobb Dauglas 收入与其他因素之间的关系,并且从经济学角度对所建立的模型给出了合理的解释,结论符合中国实际。 三、分析过程 经过对26个模型中标准残差、复相关系数、PRESS和AIC的对比,发现以下模型最优。 表2 4个最优回归模型比较

F 统计量的概率值都为0, 说明每个回归方程中的自变量作为一个整体对因变量Y 的影响是显著的。为了确定最优模型,将T 统计量的概率值比较如下表3 1952—1971年4个最优模型中T 统计量的概率值 从表3可以看出,当显著性水平0.05α=时,只有第一个模型中所有的P 值都满足 Pr(>|t|)<0.05,说明这个模型中的每个自变量对因变量的影响显著。综合以上因素,我 们认为Y 关于因素123,,X X X 的回归模型是最优的,即1952年—1971年这20年间,影响财政收入的主要因素是农业增加值、工业增加值和建筑业增加值。4.2.2 1972—2004年最优回归模型 过程同上。经过对比,发现以下4个模型最优。 表4 4个最优模型比较

线性回归模型

线性回归模型 1.回归分析 回归分析研究的主要对象是客观事物变量之间的统计关系,它是建立在对客观事物进行大量试验和观察的基础上,用来寻找隐藏在那些看上去是不确定的现象中的统计规律性的方法。回归分析方法是通过建立模型研究变量间相互关系的密切程度、结构状态及进行模型预测的一种有效工具。 2.回归模型的一般形式 如果变量x_1,x_2,…,x_p与随机变量y之间存在着相关关系,通常就意味着每当x_1,x_2,…,x_p取定值后,y便有相应的概率分布与之对应。随机变量y与相关变量x_1,x_2,…,x_p之间的概率模型为 y = f(x_1, x_2,…,x_p) + ε(1) f(x_1, x_2,…,x_p)为变量x_1,x_2,…,x_p的确定性关系,ε为随机误差项。由于客观经济现象是错综复杂的,一种经济现象很难用有限个因素来准确说明,随机误差项可以概括表示由于人们的认识以及其他客观原因的局限而没有考虑的种种偶然因素。 当概率模型(1)式中回归函数为线性函数时,即有 y = beta_0 + beta_1*x_1 + beta_2*x_2 + …+ beta_p*x_p +ε (2) 其中,beta_0,…,beta_p为未知参数,常称它们为回归系数。当变量x个数为1时,为简单线性回归模型,当变量x个数大于1时,为多元线性回归模型。 3.回归建模的过程 在实际问题的回归分析中,模型的建立和分析有几个重要的阶段,以经济模型的建立为例:

(1)根据研究的目的设置指标变量 回归分析模型主要是揭示事物间相关变量的数量关系。首先要根据所研究问题的目的设置因变量y,然后再选取与y有关的一些变量作为自变量。通常情况下,我们希望因变量与自变量之间具有因果关系。尤其是在研究某种经济活动或经济现象时,必须根据具体的经济现象的研究目的,利用经济学理论,从定性角度来确定某种经济问题中各因素之间的因果关系。(2)收集、整理统计数据 回归模型的建立是基于回归变量的样本统计数据。当确定好回归模型的变量之后,就要对这些变量收集、整理统计数据。数据的收集是建立经济问题回归模型的重要一环,是一项基础性工作,样本数据的质量如何,对回归模型的水平有至关重要的影响。 (3)确定理论回归模型的数学形式 当收集到所设置的变量的数据之后,就要确定适当的数学形式来描述这些变量之间的关系。绘制变量y_i与x_i(i = 1,2,…,n)的样本散点图是选择数学模型形式的重要手段。一般我们把(x_i,y_i)所对应的点在坐标系上画出来,观察散点图的分布状况。如果n个样本点大致分布在一条直线的周围,可考虑用线性回归模型去拟合这条直线。 (4)模型参数的估计 回归理论模型确定之后,利用收集、整理的样本数据对模型的未知参数给出估计是回归分析的重要内容。未知参数的估计方法最常用的是普通最小二乘法。普通最小二乘法通过最小化模型的残差平方和而得到参数的估计值。即 Min RSS = ∑(y_i – hat(y_i))^2 = 其中,hat(y_i)为因变量估计值,hat(beta_i)为参数估计值。 (5)模型的检验与修改 当模型的未知参数估计出来后,就初步建立了一个回归模型。建立回归模型的目的是应用它来研究经济问题,但如果直接用这个模型去做预测、控制和分析,是不够慎重的。因为这个模型是否真正揭示了被解释变量与解释变量之间的关系,必须通过对模型的检验才能决定。统计检验通常是对回归方程的显著性检验,以及回归系数的显著性检验,还有拟合优度的检验,随机误差项的序列相关检验,异方差性检验,解释变量的多重共线性检验等。 如果一个回归模型没有通过某种统计检验,或者通过了统计检验而没有合理的经济意义,就需要对回归模型进行修改。 (6)回归模型的运用 当一个经济问题的回归模型通过了各种统计检验,且具有合理的经济意义时,就可以运用这个模型来进一步研究经济问题。例如,经济变量的因素分析。应用回归模型对经济变量之间的关系作出了度量,从模型的回归系数可发现经济变量的结构性关系,给出相关评价的一些量化依据。 在回归模型的运用中,应将定性分析和定量分析有机结合。这是因为数理统计方法只是从事物的数量表面去研究问题,不涉及事物的规定性。单纯的表面上的数量关系是否反映事物的本质这本质究竟如何必须依靠专门学科的研究才能下定论。 Lasso 在多元线性回归中,当变量x_1,x_2,…,x_3之间有较强的线性相关性,即解释变量间出现严重的多重共线性。这种情况下,用普通最小二乘法估计模型参数,往往参数估计方差太大,使普通最小二乘的效果变得很不理想。为了解决这一问题,可以采用子集选择、压缩估计或降维法,Lasso即为压缩估计的一种。Lasso可以将一些增加了模型复杂性但与模型无关的

图文举例详细讲解Logistic曲线的回归分析

Logistic曲线的回归分析 例某一品种玉米高度与时间(生长周期,每个生长周期为2-3天,与气温有关)的数据如 表1.所示。用转化为线性方程的方法估计其logistic曲线预测模型。设最大值k为300(cm)。 表1.玉米高度与时间(生长周期)的关系 时间(生长周期)高度/cm时间(生长周期)高度/cm时间(生长周期)高度/cm 10.671212.752297.4620.851316.5523112.7 31.281420.124135.141.751527.3525153.652.271632.5526160.362.751737.55271 67.173.691844.7528174.984.711953.3829177.996.362071.6130180.2 107.732183.8931180.8119.91 3.1基本绘图操作 在Excel中输入时间x与高度y的数据。 选择插入->图表 图87 点击图表,选择“标准类型”中的xy散点图,并点击子图表类型的第一个。

图88 点击下一步,得到如图89。 图89

点击下一步。 图90 分别点击标题、网格线、图例进行修改,然后点击下一步。 图91 点击完成。 图92 右击绘图区,修改绘图区格式,双击做表格,修改坐标轴刻度,最后的散点图。

图93 观察散点图,其呈S型曲线,符合logistic曲线。采用转化为线性方程的方法求解模型。 3.2Logistic曲线方程及线性化 Logistic曲线方程为: y 1 k at me(12) (1)将数据线性化及成图 转化为线性方程为: y'aat 01 (13 ) 其中,y'ln(k/y1),a 0lnm,a1a 具体操作为: 向excel表格中输入y’数据。

回归模型的残差分析

回归模型的残差分析 山东 胡大波 判断回归模型的拟合效果是回归分析的重要内容,在回归分析中,通常用残差分析来判断回归模型的拟合效果。下面具体分析残差分析的途径及具体例子。 一、 残差分析的两种方法 1、差分析的基本方法是由回归方程作出残差图,通过观测残差图,以分析和发现观测数据中可能出现的错误以及所选用的回归模型是否恰当;在残差图中,残差点比较均匀地落在水平区域中,说明选用的模型比较合适,这样的带状区域的宽度越窄,说明模型的拟合精度越高,回归方程的预报精度越高。 2、可以进一步通过相关指数∑∑==--- =n i i n i i i y y y y R 1 2 1 2 ^ 2 )()(1来衡量回归模型的拟合效果,一般 规律是2 R 越大,残差平方和就越小,从而回归模型的拟合效果越好。 二、 典例分析: 例1、某运动员训练次数与运动成绩之间的数据关系如下: 试预测该运动员训练47次以及55次的成绩。 解答:(1)作出该运动员训练次数x 与成绩y 之间的散点图,如图1所示,由散点图可 知,它们之间具有线性相关关系。 (2)列表计算: 由上表可求得875.40,25.39==y x , 126568 1 2 =∑=i i x ,137318 1 2=∑=i i y ,

131808 1 =∑=i i i y x ,所以∑∑==---= 8 1 2 8 1 )() )((i i i i i x x y y x x β.0415.188 1 2 28 1≈--= ∑∑==i i i i i x x y x y x 00302.0-≈-=x y βα,所以回归直线方程为.00302.00415.1^ -=x y (3)计算相关系数 将上述数据代入∑∑∑===---= 8 1 8 1 2 22 2 8 1 ) 8)(8(8i i i i i i i y y x x y x y x r 得992704.0=r ,查表可知 707.005.0=r ,而05.0r r >,故y 与x 之间存在显着的相关关系。 (4)残差分析: 作残差图如图2,由图可知,残差点比较均匀地分布在水平带状区域中,说明选用的模型比较合适。 计算残差的方差得884113.02 =σ ,说明预报的精度较高。 (5)计算相关指数2 R 计算相关指数2 R =0.9855.说明该运动员的成绩的差异有98.55%是由训练次数引起的。 (6)做出预报 由上述分析可知,我们可用回归方程 .00302.00415.1^ -=x y 作为该运动员成绩的预报值。 将x =47和x =55分别代入该方程可得y =49和y =57, 故预测运动员训练47次和55次的成绩分别为49和57. 点评:一般地,建立回归模型的基本步骤为: (1)确定研究对象,明确哪个变量是解释变量,哪个变量是预报变量; (2)画出确定好的解释变量和预报变量的散点图,观察它们之间的关系(如是否存在线性关系等); (3)由经验确定回归方程的类型(如我们观察到数据呈线性关系,则选用线性回归方程y =bx +a ); (4)按一定规则估计回归方程中的参数(如最小二乘法); (5)得出结果后分析残差图是否有异常(个别数据对应残差过大,或残差呈现不随机的规律性等等),若存在异常,则检查数据是否有误,或模型是否合适等。 例2、某城区为研究城镇居民月家庭人均生活费支出和月人均收入的相关关系,随机抽取

曲线拟合方法浅析

曲线拟合方法概述 工业设计张静1014201056 引言:在现代图形造型技术中,曲线拟合是一个重要的部分,是曲面拟合的基础。现着重对最小二乘法、移动最小二乘法、NURBS 三次曲线拟合法和基于RBF 曲线拟合法进行 比较,论述这几种方法的原理及其算法,基于实例分析了上述几种拟合方法的特性,以分析拟合方法的适用场合,从而为图形造型中曲线拟合的方法选用作出更好的选择。 1 曲线拟合的概念 在许多对实验数据处理的问题中,经常需要寻找自变量和对应因变量之间的函数关系,有的变量关系可以根据问题的物理背景,通过理论推导的方法加以求解,得到相应关系式。但绝大多数的函数关系却很复杂,不容易通过理论推导得到相关的表达式,在这种情况下,就需要采用曲线拟合的方法来求解变量之间的函数关系式。 曲线拟合(Curve Fitting) ,是用连续曲线近似地刻画或比拟平面上离散点组所表示的坐标之问的函数关系的一种数据处理方法。在科学实验或社会活动中,通过实验或观测得到量x与y的一组数据对(X i,y i), i=1 , 2, 3…,m,其中各X i是彼此不同的。人们希望用一类与数据的规律相吻合的解析表达式y=f(x)来反映量x与y之间的依赖关系。即在一定意义下“最佳”地逼近或拟合已知数据。f(x)称作拟合函数,似的图 像称作拟合曲线。 2 曲线拟合的方法 2.1 最小二乘法 最小二乘法通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配,是进行曲线拟合的一种早期使用的方法一般最小二乘法的拟合函数是一元二次,可一元多次,也可多元多次。该方法是通过求出数据点到拟合函数的距离和 最小的拟合函数进行拟合的方法令f(x)=ax 2+bx+c ,计算数据点到该函数 所表示的曲线的距离和最小即:

多元线性回归与曲线拟合

多元线性回归与曲线拟合

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第十章:多元线性回归与曲线拟合―― Regression菜单详解(上) 回归分析是处理两个及两个以上变量间线性依存关系的统计方法。在医学领域中,此类问题很普遍,如人头发中某种金属元素的含量与血液中该元素的含量有关系,人的体表面积与身高、体重有关系;等等。回归分析就是用于说明这种依存变化的数学关系。 §10.1Linear过程 10.1.1 简单操作入门 调用此过程可完成二元或多元的线性回归分析。在多元线性回归分析中,用户还可根据需要,选用不同筛选自变量的方法(如:逐步法、向前法、向后法,等)。 例10.1:请分析在数据集Fat surfactant.sav中变量fat对变量spovl的大小有无影响? 显然,在这里spovl是连续性变量,而fat是分类变量,我们可用用单因素方差分析来解决这个问题。但此处我们要采用和方差分析等价的分析方法--回归分析来解决它。 回归分析和方差分析都可以被归入广义线性模型中,因此他们在模型的定义、计算方法等许多方面都非常近似,下面大家很快就会看到。 这里spovl是模型中的因变量,根据回归模型的要求,它必须是正态分布的变量才可以,我们可以用直方图来大致看一下,可以看到基本服从正态,因此不再检验其正态性,继续往下做。 10.1.1.1 界面详解 在菜单中选择Regression==>liner,系统弹出线性回归对话框如下:

除了大家熟悉的内容以外,里面还出现了一些特色菜,让我们来一一品尝。 【Dependent框】 用于选入回归分析的应变量。 【Block按钮组】 由Previous和Next两个按钮组成,用于将下面Independent框中选入的自变量分组。由于多元回归分析中自变量的选入方式有前进、后退、逐步等方法,如果对不同的自变量选入的方法不同,则用该按钮组将自变量分组选入即可。下面的例子会讲解其用法。 【Independent框】 用于选入回归分析的自变量。 【Method下拉列表】 用于选择对自变量的选入方法,有Enter(强行进入法)、Stepwise(逐步法)、Remove(强制剔除法)、Backward(向后法)、Forward(向前法)五种。该选项对当前Independent框中的所有变量均有效。

回归模型拟合精度分析-实用回归分析

应用回归例库封面

一、案例背景 自1978 年改革开放以来, 中国人均国内生产总值连续高速增长。研究表明: 截至2002 年, 25 年来中国人均国内生产总值的增长不是均衡的, 而是分阶段的。文章基于对25 年来中国人均国内生产总值、人均收入以及人均消费的关系的研究, 提出一个更为合适的分段模型 线性误差模型。同时, 给出该模型中参数的估计方法。 二、数据介绍 数据显示,改革开放30年来,随着社会制度的变迁,中国经济增长趋势是不均衡的,而是分阶段的。分几个阶段比较合适,对这一问题的研究,既要从我国国情出发,兼顾一些重要国策,又要放眼世界,考虑国际大气候的的影响。借助散点图1和图2,我们不难发现:自改革开放以来,中国经济增长趋势分为两个阶段比较恰当(以下把分成几段称为几个总体)。以下分两种情形加以讨论: 单个总体: 1972—2007年,共30年。 两个总体:1972—1992年,共15年;1993—2007年,共15年. 在有5个可供选择的自变量12345,,,,X X X X X 中,考虑到影响财政收入的因素至少 一个,所以财政收入关于这些变量的一切可能的回归方程共有2345555526 C C C C +++=个。 下面建立变量Y 关于自变量的各种组合的回归方程,同时计算PRESS 和AIC 的值,并对回归方程和回归系数进行显著性检验,作出回归诊断图。 三、分析过程 详见史宁中,陶剑中国经济增长趋势与人均国内生产总值、收入以及消费之间关系的研究: 1978~ 2002。20卷6期,2005年11月《统计与信息论坛》。 四、结论 本文根据中国GDP 增长趋势的特点提出了线性误差模型。从该模型出发, 了解了中国人均GDP 、人均消费与人均收入的关系。1978 年中国实行改革开放政策, 经济持续快速增长, 到1992 年经济增长已冲出10% , 达到14. 2% 的高峰, 明显出现了经济过热。紧接着在随后1993~ 1997 年间, 中国经济增长率呈现连续下滑的局面, 平均每年回落1个百分点。1998~ 2002 年, 中国GDP 增长率连续几年徘徊在7% ~ 8%之间, 呈现所谓 七上八下的 局面[ 7] 。 总之, 这25 年来中国经济增长趋势分成三个阶段是合理的, 即分成1978~ 1992 年, 1993~ 1997 年和1998~ 2002 年。通过对这25 年以来增长趋势的分段研究, 我们可以很清

常见非线性回归模型

常见非线性回归模型 1.简非线性模型简介 非线性回归模型在经济学研究中有着广泛的应用。有一些非线性回归模型可以通过直接代换或间接代换转化为线性回归模型, 但也有一些非线性回归模型却无法通过代换转化为线性回归模型。 柯布—道格拉斯生产函数模型 εβα+=L AK y 其中 L 和 K 分别是劳力投入和资金投入, y 是产出。由于误差项是可加的, 从而也不能通过代换转化为线性回归模型。 对于联立方程模型, 只要其中有一个方程是不能通过代换转化为线性, 那么这个联立方程模型就是非线性的。 单方程非线性回归模型的一般形式为 εβββ+=),,,;,,,(2121p k x x x f y ΛΛ 2.可化为线性回归的曲线回归 在实际问题当中,有许多回归模型的被解释变量y 与解释变量x 之间的关系都不是线性的,其中一些回归模型通过对自变量或因变量的函数变换可以转化为

线性关系,利用线性回归求解未知参数,并作回归诊断。如下列模型。 (1)εββ++=x e y 10 (2)εββββ+++++=p p x x x y Λ2210 (3)ε+=bx ae y (4)y=alnx+b 对于(1)式,只需令x e x ='即可化为y 对x '是线性的形式εββ+'+=x y 10,需要指出的是,新引进的自变量只能依赖于原始变量,而不能与未知参数有关。 对于(2)式,可以令1x =x ,2x =2x ,…, p x =p x ,于是得到y 关于1x ,2x ,…, p x 的线性表达式εββββ+++++=p p x x x y Λ22110 对与(3)式,对等式两边同时去自然数对数,得ε++=bx a y ln ln ,令 y y ln =',a ln 0=β,b =1β,于是得到y '关于x 的一元线性回归模型: εββ++='x y 10。 乘性误差项模型和加性误差项模型所得的结果有一定差异,其中乘性误差项模型认为t y 本身是异方差的,而t y ln 是等方差的。加性误差项模型认为t y 是等方差的。从统计性质看两者的差异,前者淡化了t y 值大的项(近期数据)的作用,强化了t y 值小的项(早期数据)的作用,对早起数据拟合得效果较好,而后者则对近期数据拟合得效果较好。 影响模型拟合效果的统计性质主要是异方差、自相关和共线性这三个方面。异方差可以同构选择乘性误差项模型和加性误差项模型解决,必要时还可以使用加权最小二乘。

回归分析在数学建模中的应用

摘要 回归分析和方差分析是探究和处理相关关系的两个重要的分支,其中回归分析方法是预测方面最常用的数学方法,它是利用统计数据来确定变量之间的关系,并且依据这种关系来预测未来的发展趋势。本文主要介绍了一元线性回归分析方法和多元线性回归分析方法的一般思想方法和一般步骤,并且用它们来研究和分析我们在生活中常遇到的一些难以用函数形式确定的变量之间的关系。在解决的过程中,建立回归方程,再通过该回归方程进行预测。 关键词:多元线性回归分析;参数估计;F检验

回归分析在数学建模中的应用 Abstract Regression analysis and analysis of variance is the inquiry and processing of the correlation between two important branches, wherein the regression analysis method is the most commonly used mathematical prediction method, it is the use of statistical data to determine the relationship between the variables, and based on this relationship predict future trends. introduces a linear regression analysis and multiple linear regression analysis method general way of thinking and the general steps, and use them to research and analysis that we encounter in our life, are difficult to determine as a function relationship between the variables in the solving process, the regression equation is established by the regression equation to predict. Keywords:Multiple linear regression analysis; parameter estimation;inspection II

多元线性回归拟合分析

楚雄师范学院 2012年数学建模竞赛 第一次实战训练(一)第一题论文 题目多元非线性回归拟合模型 姓名郜红霞杨环刘发稳 2012年8月20日

多元非线性回归拟合模型 摘要:本文推论了多元非线性数据拟合的通用数学模型,利用最小二乘法和极值原理,导出求解多元非线性回归方程的规范方程组。并用矩阵形式对规范方程组进行表述,在所表述的诸矩阵中,结构矩阵是其基础。用它可方便地转化出其他矩阵,这将大大简化程序的编制和规范方程组的解算。计算机根据输入数据自变量的个数和实验所作次数的多少,求解出相应的多元非线性回归方程及其评估方程质量的数据。 关键字:规范方程;非线性回归方程;最小二乘法;结构矩阵;极值原理;对称矩阵;数据分析;计算机拟合;矩阵形式自变量。

1 问题重述

要求:1.检验强影响点; 2.正态性检验; 3.相关性检验; 4.自变量的多重共线性检验; 5.残差的相关性分析,模型的合理分析。 x=(470 81 82 50 13.7 225)'。 6.预测 2 问题分析 先建立基础的多元线性回归方程,以初步确定输入变量与输出变量的关系,若预测效果不理想,则需要对方程进行进一步优化,考虑建立非线性回归方程模型或其他更优模型,反复进行判断和优化,最后得到较理想的预测方程。并用一定的评价标准对得出的预测方程进行判定,最后,用实验数据对模型预测的精度进行验证。 3 基本假设与符号说明

Q 残差平方和 E 拟合误差 ε 无偏估计值 2s 方差 R 复相关系数 SE 标准误差 4 模型建立 3.1 问题分析 3.2 模型建立 (1)我们先假设输入变量和输出变量之间的关系是线性函数关系,建立多元线性回归模型。 {) ,0(~ (2) ' '110'σεε βββN x x Y m m ++++= (2)为了在研究两个指定变量之间的相关关系的同时,控制可能对其产生影 响的其他变量,我们在研究任意两个输入变量的相互作用的判断中,运用了偏相关分析先对任意两个输入变量之间是否有交互作用进行判断。 设随机变量X 、Y 、Z 之间彼此存在着相关关系,为了研究X 和Y 之间的关系,就必须在假定Z 不变的条件下,计算和Y 的偏相关系数,记为z xy r .。 在考察多个变量时,i X (i =1,2...,p )之间的p-1阶偏相关关系可由如下的递推式定义: 2 ) 1)...(1)(1...(12.2 ) 1...(1 2.0) 1)...(1)(1...(12.0)1...(12.0)1)...(1)(1...(12.0)...1)(1...(12.011-+---+---+-+---= p i i ip p p p i i ip p ip p i i i p i i i r r r r r r 计算得出输出变量的相关性检验。 (3)我们建立部分多元非线性回归模型,来判断在Y 与i X 的模型中有交互

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