统计学相关与回归分析法
回归分析与相关分析
回归分析与相关分析导言回归分析与相关分析是统计学中常用的两种分析方法，用于研究变量之间的关系。
在本文中，我们将对回归分析和相关分析进行详细探讨，并介绍它们的原理、应用和实例。
一、回归分析回归分析是通过建立一个数学模型来描述一个或多个自变量与因变量之间的关系。
它可以帮助我们预测因变量的取值，并理解自变量对因变量的影响程度。
1.1 简单线性回归简单线性回归是回归分析中最常见的一种方法，它假设自变量和因变量之间存在线性关系。
通过最小二乘法，我们可以得到最佳拟合直线，从而预测因变量的取值。
1.2 多元线性回归多元线性回归是对简单线性回归的拓展，它可以同时考虑多个自变量对因变量的影响。
通过最小二乘法，我们可以得到最佳的多元回归方程，从而预测因变量的取值。
1.3 逻辑回归逻辑回归是回归分析在分类问题上的一种应用。
它能够根据自变量的取值，预测因变量的类别。
逻辑回归常用于预测二分类问题，如预测一个学生是否会被大学录取。
二、相关分析相关分析是研究两个或多个变量之间相关关系的一种方法。
它可以帮助我们了解变量之间的关联程度，以及一个变量是否能够作为另一个变量的预测因子。
2.1 皮尔逊相关系数皮尔逊相关系数是一种衡量两个连续变量之间线性相关程度的统计量。
它的取值范围在-1到1之间，当相关系数接近1时，表示两个变量正相关；当相关系数接近-1时，表示两个变量负相关；当相关系数接近0时，表示两个变量无相关关系。
2.2 斯皮尔曼相关系数斯皮尔曼相关系数是一种衡量两个变量之间的非线性相关程度的统计量。
它的取值范围也在-1到1之间，但它适用于衡量非线性关系和顺序关系。
斯皮尔曼相关系数广泛应用于心理学和社会科学领域。
应用实例为了更好地理解回归分析与相关分析的应用，让我们通过一个实际案例来说明。
假设我们想研究某个国家的人均GDP与教育水平之间的关系。
我们收集了10个州的数据，包括每个州的人均GDP和受教育程度指数。
我们可以利用回归分析来建立一个数学模型，从而预测人均GDP与受教育水平之间的关系。
统计学第七章 相关与回归分析
（四）按变量之间的相关程度分为完全相关、不完全相 关和不相关。
二、相关关系的测定
（一）定性分析，相关表，相关图 判断现象间有无相关关系是一个定性认 识问题，单纯依靠数学方法是无法解决的。 因此，进行相关分析必须以定性分析为前 提，这就要求研究人员首先必须根据有关 经济理论，专业知识，实际经验和分析研 究能力等。对被研究现象在性质上作出定 性判断。 相关表是将相关变量的观察资料，按照 其对应关系和一定顺序排列而成的表格。
Se
y
2
a y b xy n2
(7－ 12)
这个公式可以直接利用前面计算回归系 数和相关系数的现成资料。以表7－1的资 料计算如下：
Se y 2 a y b xy n2 56615-30.3 731-28.36 1213 10 2 65.02 8 2.85 (万件）
2
或
y- y R＝ 1－ 2 y y
ˆ 式中，y 为y的多元线性趋势值或回归估计值。
若变量间呈曲线（非直线）相关，则应
计算相关指数来测定变量间相关的密切程度。
ˆ y y y y
2 2
Ryx
( 7－7）
R
ˆ y y
由表7－4资料计算相关系数如下：
r
n xy x y n x x
2 2
n y y
2 2
2
10 1213－15.1 731
2
10 26.25－15.1 10 56615－731 1091.9 1091.9 38.49 31789 6.2 178.3 1091.9 0.988 1105.5
统计学06第六章相关与回归分析
-5.3339 -21.2729 -20.0669
0.02111209 -58.5559
0.0675121 -201.421
2019/11/7
第六章 相关与回归分析
20
2.2 相关系数的特征及判别标准
解法 1
n x y
Lxx
L yy
Lxy
2
xx
2
y y
xx
3559.59
22
2.2 相关系数的特征及判别标准
解法 2
n x y x2 y2 x y
10 6470 5.813 4814300 3.446609 3559.59
r
10 3559.59 6471 5.813
10 4814300 64702 10 3.446609 5.8132
第六章 相关与回归分析
第二节 简单线性相关分析
2.1 相关系数的计算公式 2.2 相关系数的特征及判别标准 2.3 相关系数的检验
2.1 相关系数的计算公式
相关系r数与计ρ算公式： X 、Y 的协方差
相总关样 系体数本：相关 系V数Caor是 vXX一，Va个 YrY统
计量。可以证明，样本相
y y
10 6470 5.813 628210 0.0675121 -201.421
r
201 .421
628210 0 .0675121
0 .978051034 0.9781
2019/11/7
第六章 相关与回归分析
21
2.2 相关系数的特征及判别标准
x
280 320 390 530 650 670 790 880 910 1050
相关性分析和回归分析
相关性分析和回归分析相关性分析和回归分析是统计学中两种常见的统计工具，它们可以帮助我们更好地理解数据并从中提取出有用的信息。
相关性分析是研究两个或以上变量之间相互关系的一种方法，它确定两个变量之间的线性关系，试图推断其变量对其他变量的影响程度。
相关性分析通常分为两类，即变量间的相关性分析和单变量的相关性分析，它们通常使用皮尔森积矩关系来描述变量之间的关系。
回归分析是一种用于确定变量之间相互影响关系的统计分析方法，它可以用来预测变量的变化趋势，并以最小平方和误差度量结果的实际准确性。
回归分析通过构建预测模型来预测未来的结果，并通过残差分析来检测模型的准确性。
相关性分析和回归分析都是统计学中常用的分析方法，它们可以帮助我们更好地理解数据，并应用更多的知识进行数据分析。
首先，我们需要对数据进行观察，分析数据的规律。
为了进行有效的分析，必须了解数据变量之间的相关性，并正确记录变量值。
其次，我们需要使用相关性分析来确定数据变量之间的关系，并确定变量之间存在的线性关系。
接下来，要使用回归分析来建立模型，以预测未来的变量值。
最后，我们可以分析统计检验结果并进行总结，以指导下一步操作。
相关性分析和回归分析也可以用来评估两个或多个变量的影响，以支持业务决策。
在衡量两个或多个变量之间的关系时，可以利用将变量的数值表示成皮尔森积矩关系来评估彼此之间的函数关系。
回归分析也可以用来估算模型的精确性，可以用来评估模型的准确性并决定其可信度。
为此，我们只需要对模型的预测结果与实际观察值进行比较，并计算在模型上受误差影响的准确性。
总的来说，相关性分析和回归分析是统计学中重要的统计工具，它们可以有效地帮助研究人员更好地理解数据，并从中获得有用的信息。
它们可以用来监测数据变量之间的关系，并评估业务问题的潜在影响。
它们还可以用来估算模型的准确性和可信度，以便用于业务策略制定。
统计学中的相关性和回归分析
统计学中的相关性和回归分析统计学中，相关性和回归分析是两个重要的概念和方法。
它们旨在揭示变量之间的关系，并可以用来预测和解释观察结果。
本文将介绍相关性和回归分析的基本原理、应用及其在实践中的意义。
一、相关性分析相关性是指一组变量之间的关联程度。
相关性分析可以帮助我们理解变量之间的关系，以及这种关系的强度和方向。
常用的相关性指标有皮尔逊相关系数、斯皮尔曼相关系数和判定系数等。
皮尔逊相关系数是最常见的衡量变量之间线性关系的指标。
它的取值范围在-1到1之间，其中-1表示完全负相关，1表示完全正相关，0表示无相关。
例如，在研究身高和体重之间的关系时，如果相关系数为0.8，则说明身高和体重呈现较强的正相关。
斯皮尔曼相关系数则不要求变量呈现线性关系，而是通过对变量的序列进行排序，从而找到它们之间的关联程度。
它的取值也在-1到1之间，含义与皮尔逊相关系数类似。
判定系数是用于衡量回归模型的拟合程度的指标。
它表示被解释变量的方差中可由回归模型解释的部分所占的比例。
判定系数的取值范围在0到1之间，越接近1表示模型对数据的拟合越好。
二、回归分析回归分析是一种用于建立变量之间关系的统计方法。
它通过建立一个数学模型来解释和预测依赖变量和自变量之间的关系。
回归模型可以是线性的，也可以是非线性的。
线性回归是最常见的回归分析方法之一。
它假设自变量和因变量之间存在着线性关系，并通过最小二乘法来估计模型中的参数。
线性回归模型通常表示为y = β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn，其中y为因变量，x1、x2等为自变量，β0、β1等为模型的参数。
非线性回归则适用于自变量和因变量之间存在非线性关系的情况。
非线性回归模型可以是多项式回归、指数回归、对数回归等。
回归分析在实践中有广泛的应用。
例如，在市场营销中，回归分析可以用来预测销售量与广告投入之间的关系；在医学研究中，回归分析可以用来探究疾病发展与遗传因素之间的联系。
相关系数与回归系数的区别与联系
相关系数与回归系数的区别与联系一、引言在统计学中，相关系数与回归系数是两个非常重要的概念。
相关系数（r）是用来衡量两个变量之间线性关系强度的指标，而回归系数（β）则是用来表示自变量对因变量影响的程度。
尽管两者都与线性关系有关，但在实际应用中，它们有着明显的区别。
本文将阐述这两者的概念、计算方法以及它们在统计分析中的联系与区别。
二、相关系数的定义与计算1.相关系数的定义相关系数（r）是一个介于-1和1之间的数值，它反映了两个变量之间线性关系的强度和方向。
相关系数的绝对值越接近1，表示两个变量之间的线性关系越强；接近0时，表示两个变量之间几乎不存在线性关系。
2.相关系数的计算方法相关系数的计算公式为：r = ∑((x_i-平均x)*(y_i-平均y)) / (√∑(x_i-平均x)^2 * ∑(y_i-平均y)^2) 其中，x_i和y_i分别为变量X和Y的第i个观测值，平均x和平均y分别为X和Y的平均值。
三、回归系数的定义与计算1.回归系数的定义回归系数（β）是指在线性回归分析中，自变量每变动一个单位时，因变量相应变动的量。
回归系数可用于预测因变量值，从而揭示自变量与因变量之间的线性关系。
2.回归系数的计算方法回归系数的计算公式为：β= ∑((x_i-平均x)*(y_i-平均y)) / ∑(x_i-平均x)^2其中，x_i和y_i分别为变量X和Y的第i个观测值，平均x和平均y分别为X和Y的平均值。
四、相关系数与回归系数的关系1.两者在统计分析中的作用相关系数和回归系数都是在统计分析中衡量线性关系的重要指标。
相关系数用于衡量两个变量之间的线性关系强度，而回归系数则用于确定自变量对因变量的影响程度。
2.两者在实际应用中的区别与联系在实际应用中，相关系数和回归系数往往相互关联。
例如，在进行线性回归分析时，回归系数β就是相关系数r在X轴上的投影。
而相关系数r则可以看作是回归系数β的平方。
因此，在实际分析中，我们可以通过相关系数来初步判断两个变量之间的线性关系，进而利用回归系数进行更为精确的预测。
7统计学相关分析与回归分析
n n yi nb0 b1 xi i 1 i 1 n n n x y b x b x2 i i 0 i 1 i i 1 i 1 i 1
n n n n xi yi xi yi i 1 i 1 i 1 b 1 n n 2 2 n xi ( xi ) i 1 i 1 30 b0 y b1 x
回归分析：应用相关关系进行预测。
相关关系的识别
散点图 相关系数
10
相关系数
相关系数是对变量之间关系密切程度的度量。 对两个变量之间线性相关程度的度量称为简 单相关系数。 若相关系数是根据总体的全部数据计算的， 称为总体相关系数，记为ρ
若是根据样本数据计算的，则称为样本相关
系数，记为 r
8
相关分析的主要内容
确定现象之间有无相关关系，以及相关关系 的表现形态； 确定相关关系的密切程度（相关系数）； 确定相关关系的数字模型，并进行参数估计 和假设检验；
回归预测，并分析估计标准误差。
9
相关与回归
相关与回归紧密联系。 相关分析：
发现变量之间是否存在相关性，
以及相关的强度和相关的方向。
1
n
1
n
10
10
ˆ b0 b1 x 117 9.74 x y
39
7 相关分析与回归分析
相关分析
回归分析
一元线性回归分析
1
相关分析的概念
社会经济现象中，一些现象与另一些现象之间往 往存在着依存关系，当我们用变量来反映这些现 象的的特征时，便表现为变量之间的依存关系。
相关性分析及回归分析
相关性分析及回归分析相关性分析和回归分析是统计学中常用的两种方法，用于研究变量之间的关系。
相关性分析可以帮助我们了解变量之间的关联程度，而回归分析则可以帮助我们预测一个变量对另一个变量的影响程度。
在本文中，我将介绍相关性分析和回归分析的基本概念和方法，并且提供一些实际应用的例子。
相关性分析是一种衡量两个变量之间关系强度和方向的统计分析方法。
它可以告诉我们两个变量是正相关、负相关还是没有相关性。
相关系数是衡量相关性的一个指标，常用的有皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数。
皮尔逊相关系数适用于两个连续变量之间的关系，它的取值范围从-1到1，正值表示正相关，负值表示负相关，而0表示没有相关性。
斯皮尔曼相关系数适用于两个顺序变量之间的关系，它的取值范围也是-1到1，含义和皮尔逊相关系数类似。
回归分析是一种建立一个或多个自变量与因变量之间关系的统计模型的方法。
回归模型可以用于预测一个变量对另一个变量的影响程度，并且可以检验自变量的显著性。
在回归分析中，自变量可以是连续变量或者分类变量，而因变量必须是连续变量。
回归模型的基本形式是y = b0 +b1x1 + b2x2 + … + bnxn + ε，其中y代表因变量，x1, x2, …, xn代表自变量，b0, b1, b2, …, bn代表回归系数，ε代表误差项。
一个例子可以更好地说明相关性分析和回归分析的应用。
假设我们想了解一个人的身高和体重之间的关系。
首先我们可以使用相关性分析来衡量身高和体重之间的相关性。
收集一组数据包括人们的身高和体重，然后使用皮尔逊相关系数计算它们之间的相关性。
如果相关系数是正值且接近1，则表示身高和体重呈强正相关；如果相关系数是负值且接近-1，则表示身高和体重呈强负相关；如果相关系数接近0，则表示身高和体重之间没有明显的相关性。
接下来，我们可以使用回归分析来构建一个预测一个人的体重的回归模型。
我们可以将身高作为自变量，体重作为因变量，然后拟合一个回归方程。
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完全相关
⒈按相关的程度不同分为 不完全相关
不相关
相 关 ⒉按相关的形式不同分为
直线相关
关
曲线相关
系
的 种
⒊按相关的方向不同分为
类
正相关 负相关
单相关
4.按涉及变量的多少分为
复相关
相关分析的概念和内容
研究现象之间是否相关、相关的方 相关分析 向和密切程度的统计分析方法。
内容：
变量之间是否存在相关关系，如果存 在是属于哪种相关关系。 变量之间相关的密切程度，如果是线 性相关，可通过相关系数来体现。
区别：
相关分析不必确定自变量和因变量，所涉 及的都是随机变量；回归分析事先要确定自 变量和因变量，只有因变量为随机变量。
内容上：相关分析研究相关的方向和程度， 不能指出相关的具体形式，无法从一个变量 的变化推测另一个变量的变化；而回归分析 研究变量之间相互关系的具体形式，可根据 回归模型从已知量估计和预测未知量。
24
1600 576 960
28
1764 784 1176
32
2401 1024 1568
31
2704 961 1612
37
2916 1369 1998
40
3481 1600 2360
41
3844 1681 2542
40
4096 1600 2560
47
4225 2209 3055
50
4624 2500 3400
75
平回667方050归和
55
SSE (y yˆ)2 SSR (yˆ y)2
y yˆ
yˆ y
yˆ
yy
y
体重（Y）
50
45
总离差平方和
SST (y y)2
40
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176 178
身高（X）
总离差平方和的分解：
y y ( yˆ y) ( y yˆ)
r
负相关程度增加 正相关程度增加
下表是16家企业的工业总产值与能源消耗量数据：
序号
能源消耗量 （十万吨）x
工业总产值 （亿元）y
x2
y2
xy
1
35
2
38
3
40
4
42
5
49
6
52
7
54
8
59
9
62
10
64
11
65
12
68
13
69
14
71
15
72
16
76
合计
916
24
1225 576 840
25
1444 625 950
由 ( y yˆ)2 min，有 y a bx2 min,
分别对函数中a、b求偏导数，并令其为零，有
2 y a bx1 0
2
y
a
bx
x
0
整理得到由两个关于a、b的二元一次 方程组成的方程组：
y na bx
xy
ax
bx 2
解上述方程组得：
b
nxy xy nx2 (x)2
一元线性回归方程的几何意义
E(Y )
Yˆ X
截距 斜率
X
一元线性回归方程的可能形态
为正
为负
为0
总体一元线性 回归方程:
Yˆ EY X
(估计的回归方以程样) 本统计量估计总体参数
样本一元线性回归方程： yˆ a bx
（一元线性回归方程）
截距 斜率（回归系数）
截距a 表示在自变量x为0时，其它各种因素 对因变量y的平均影响；回归系数b 表明自变
49
4761 2401 3381
51
5041 2601 3621
48
5184 2304 3456
58
5776 3364 4408
625
55086 26175 37887
60
50
40
工业 总产 值
30
20
30
40
50
60
70
80
能源 消耗 量
【例】计算工业总产值与能源消耗量之间的相
关系数。
资料
结解：论已：知工n 业= 1总6, ∑产值x =与91能6,源∑消y =耗62量5,之间存 在∑高xy度= 3的78正87相, ∑关x关2 =系55。086, ∑y2 = 26175
在直线相关的条件下，用以反映两变量间
线性相关密切程度的统计指标，用r表示
r 2xy
x xy y n
x y
2
2
xx n yy n
x xy y (积差法) x x2 y y2
令
(
x
x
)(
y
y)
xy
1 n
x
y
Lxy
(x x)2
x2 1 ( n
x)2 Lxx
y
估计
yˆ a bx
•
x0
x
对于 yˆ 6.5142 0.7961 x
若 x = 80（十万吨），则：
yˆ 6.5142 0.7961 80 57.1738 亿元
b与r的关系：
r＞0 r＜0 r=0 b＞0 b＜0 b=0
r bx ; b ry
y
x
10名误学生差的身平高方与体和重散点图
第九章 相关与回归分析法
第九章 相关与回归分析法
§9.1 相关与回归分析概述 §9.2 简单线性相关分析 §9.3 简单线性回归分析
第一节 相关与回归分析概述
相关和回归分析是研究事物的相互关系、 测定它们联系的紧密程度、揭示其变化的 具体形式和规律性的统计方法，是构造各 种经济模型、进行结构分析、政策评价、 预测和控制的重要工具。
0<|r|<1表示存在不同程度线性相关：
|r| < 0.3 为微弱相关(基本无关)；
0.3≤ |r| ＜0.5为低度相关； 0.5≤ |r| ＜0.8为显著相关(中度相关) ； 0.8≤ |r| ＜1.0为高度相关(强相关) 。
相关系数的取值及其意义图示
完全负相关
无线性相关
完全正相关
-1.0 -0.5 0 +0.5 +1.0
体重（Y）
75 70 65 60 55 50 45 40
158
10名学生的身高与体重散点图
yˆ a bx y a bx
残差：e
163
168
173
178
身高（X）
一元线性回归方程 yˆ a bx
中参数a、b的确定：
最小平方法 基本数学要求：
y yˆ 0 ( y yˆ)2 min
量x每变动一个单位，因变量y平均变动b个 单位。
yˆ a bx是理论模型，表明x与y变量 之间的平均变动关系，而变量y的实际
值应为yi (a bxi ) i yˆi i
x对y的线性影响而形 成的系统部分，反映两 变量的平均变动关系， 即本质特征。
随机干扰：各种偶然 因素、观察误差和其 他被忽视因素的影响
函数关系
指现象间所具有的严格的确定性 的依存关系
相关关系
指客观现象间确实存在，但数量 上不是严格对应的依存关系
函数关系与相关关系在一定条件下可相互转化：有 函数关系的变量间，如果存在测量误差，则可表现 为相关关系；对具有相关关系的变量有深刻了解之 后，相关关系有可能转化为函数关系。
函数关系与相关关系的研究方法
( y y)2 ( yˆ y) ( y yˆ)2
( yˆ y)2 ( y yˆ)2 2 ( yˆ y)( y yˆ)
( yˆ y)(y yˆ) (a bx a bx)e b xe bxe 0
(y y)2 (yˆ y)2 (y yˆ)2
析
的 种 ⒉按回归方程的形式分为
直线回归
类
曲线回归
(非线性回归)
三、相关分析与回归分析的关系
联系：
有共同的研究对象：现象之间的相关关系； 互相补充：相关分析要依靠回归分析表明现 象数量相关的具体形式；而回归分析要依靠相 关分析来表明现象数量的相关程度。只有变量 之间存在着高度相关时，进行回归分析寻求其 相关的具体形式才有意义。
0
300～350 2
2
fX 2 2 3 5 4 3 1 20
相关图
又称散点图，用直角坐标系的x轴代表自变量，
y轴代表因变量，将两个变量间相对应的变量 值用坐标点的形式描绘出来，用以表明相关 点分布状况的图形。
y
y
y
y
正 相 关 x 负 相 关 x 曲线相关 x 不 相 关 x
相关系数 （只研究简单相关系数）
简单 相关表Байду номын сангаас
适用于所观察的样本单位数 较少，不需要分组的情况
分组 相关表
适用于所观察的样本单位数 较多，需要分组的情况
简单相关表
八个同类工业企业的月产量与生产费用
企业编号 1 2 3 4 5 6 7 8
月产量（千吨）X 1.2 2.0 3.1 3.8 5.0 6.1 7.2 8.0
生产费用（万元）Y 62 86 80 110 115 132 135 160
之间关系；对给定的自变量 x，揭示因变量y在数量上的
平均变化并求得因变量的预 测值的统计分析方法。
一元线性回归模型
对于经判断具有显著线性关系的两个变 量y与x，构造一元线性回归模型为：
Y X
式中：与为模型参数， 为随机误差项
假定E()=0，有总体一元线性回归方程： Yˆ EY X
n∑xy - ∑x∑y