数理统计回归分析
概率论与数理统计(回归分析)
调整R方值 考虑到自变量数量的R方值，用 于比较不同模型之间的拟合优度。 调整R方值越接近于1，说明模型 拟合优度越好。
残差图 通过观察残差与实际观测值之间 的关系，判断模型是否符合线性 关系、是否存在异方差性等。
05
逻辑回归分析
逻辑回归模型
01
逻辑回归模型是一种用于解决 二分类问题的统计方法，基于 逻辑函数将线性回归的预测值 转换为概率形式。
多元非线性回归模型
在多个自变量X1, X2, ..., Xp的条件下，预测因变量Y的非线性数 学模型。模型形式为Y = f(β0, β1*X1, β2*X2, ... , βp*Xp)，其
中f表示非线性函数。
多元逻辑回归模型
用于预测分类结果的多元回归模型，适用于因变量Y为二分 类或多分类的情况。
多重共线性问题
非线性回归模型是指因变量和自 变量之间的关系不是线性的，需 要通过变换或参数调整来拟合数 据。
形式
非线性回归模型通常采用指数函 数对数函数、多项式函数等形 式来表达。
适用范围
非线性回归模型适用于因变量和 自变量之间存在非线性关系的情 况，例如生物医学、经济学、社 会学等领域。
常用非线性回归模型
指数回归模型
线性回归模型假设因变量和自变 量之间存在一种线性关系，即当 一个自变量增加或减少时，因变 量也会以一种恒定的方式增加或 减少。
最小二乘法
01
02
03
最小二乘法是一种数学 优化技术，用于估计线
性回归模型的参数。
最小二乘法的目标是找 到一组参数，使得因变 量的观测值与预测值之
间的平方和最小。
最小二乘法的数学公式为： β=(XTX)^(-1)XTY，其中 X是自变量的数据矩阵，Y 是因变量的数据向量，β
经济学计量方法回归分析与时间序列
经济学计量方法回归分析与时间序列计量经济学是运用数理统计学方法研究经济现象的一门学科。
在计量经济学中，回归分析和时间序列分析是两种常用的方法。
回归分析用于研究变量之间的关系，而时间序列分析则主要用于分析时间上的变动和趋势。
本文将介绍经济学计量方法中的回归分析与时间序列分析，并说明它们的应用和意义。
一、回归分析回归分析是研究因变量与自变量之间函数关系的一种方法。
在经济学中，回归分析常常用于分析经济变量之间的关系。
回归分析的基本模型可以表示为：Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βkXk + ε其中，Y表示因变量，X1、X2、...、Xk表示自变量，ε表示误差项。
β0、β1、β2、...、βk分别表示回归方程的截距和斜率系数。
回归分析中的关键问题是如何确定回归方程的系数。
常用的方法包括最小二乘估计法和最大似然估计法。
最小二乘估计法是指通过最小化残差平方和来确定回归方程的系数。
最大似然估计法则是通过找到最大化似然函数的方法来确定回归方程的系数。
回归分析的应用非常广泛。
它可以用于预测变量的取值，评估政策的效果，解释变量之间的关系等。
例如，在经济学中，回归分析常用于研究收入与教育程度之间的关系、通胀与利率之间的关系等。
二、时间序列分析时间序列分析是研究时间上的变动和趋势的一种方法。
在经济学中，时间序列分析常用于分析经济变量随时间变化的规律。
时间序列数据是按照时间顺序排列的一组数据，例如某个经济变量在不同时间点的取值。
时间序列分析的基本模型可以表示为：Yt = μ + αt + β1Yt-1 + β2Yt-2 + ... + βkYt-k + εt其中，Yt表示时间t的观测值，μ表示整体的平均水平，αt表示时间t的随机波动，Yt-1、Yt-2、...、Yt-k表示时间t之前的观测值，β1、β2、...、βk表示滞后系数，εt表示误差项。
时间序列分析中的关键问题是如何确定滞后阶数和滞后系数。
数理统计CH回归分析课件
2024/10/4
21
回归最小二乘估计
(2)最小二乘思想
n
n
| i |
2 i
i 1
i 1
残差计算：
yi a bxi i
i yi a bxi
➢用残差(误差)平 方和代表试验点与 回归直线旳总距离
2024/10/4
➢回归方程旳最小二乘
估计可归结为求解下
面旳优化模型：
n
Min a,b
n i 1
yi
a
bxi
2
n i 1
b
yi a bxi
2
n
2 yi a bxi xi i 1
2024/10/4
24
回归最小二乘估计
(3)回归最小二乘估计
x
1 n
n i 1
xi
y
1 n
n i 1
yi
Q 0 a aˆ,b bˆ a
n
即 2 yi aˆ bˆxi 0 i 1
2024/10/4
40
回归明显性检验
(3)模型和假设
线性回归模型 线性有关假设
➢由线性回归模型可推论：
E yi E a bxi i a bxi
Var yi Var a bxi i Var i 2
2024/10/4
10
7.2 一元线性回归
(1)案例和问题
x称作自变量 y称作响应变量
案例：某特种钢抗拉强度试 抗拉强度试验成果 验，控制某稀有金属含量x
x(%) y(MPa) 测得不同抗拉强度y，试验
2.07 128 成果如表所示。
3.10 194 4.14 273 5.17 372 6.20 454
yi
数理统计第一次大作业——回归分析
北京市农业经济总产值的逐步回归分析姓名：学号：摘要：农业生产和农村经济是国民经济的基础，影响农村经济总产值的因素有多种，主要包括农林牧渔业。
本文以北京市农业生产和农村经济总产值为对象，首先分析了各种因素的线性相关性，建立回归模型，再利用逐步回归法进行回归分析，得到最符合实际情况的回归模型。
以SPSS 17.0为分析工具，给出了实验结果，并用预测值验证了结论的正确性。
关键词：农业生产和农村经济，线性回归模型，逐步回归分析，SPSS1.引言农林牧渔业统计范围包括辖区内全部农林牧渔业生产单位、非农行业单位附属的农林牧渔业生产活动单位以及农户的农业生产活动。
军委系统的农林牧渔业生产（除军马外）也应包括在内，但不包括农业科学试验机构进行的农业生产。
在近几年中国经济快速增长的带动下，各地区农林牧渔业也得到了突飞猛进的发展。
以北京地区为例，2005年的农业总产值为1993年的6倍。
因此用统计方法研究分析农业总产值对指导国民经济生产，合理有效的进行产业布局，提高生产力等有着重要意义。
表1 北京市农业经济产值及各产品产量统计数据本文以北京市农生产为对象，分析了农业经济总产值与粮食产量、棉花产量、油料产量、蔬菜产量、干鲜果品产量、猪牛羊肉产量、禽蛋产量、水产品产量的关系，并建立农业经济总产值的回归模型。
表1中列出了1999年至2008年间的统计数据（数据来源于北京统计信息网）。
2.线性回归模型的建立2.1 线性回归模型的假设为了研究农业经济总产值与各种农生产量的关系，必须要建立二者之间的数学模型。
数学模型可以有多种形式，比如线性模型，二次模型，指数模型，对数模型等等。
而实际生活中，影响农业经济总产值的因素很多，并且这些因素的影响不能简单的用某一种模型来描述，所以要建立农业经济总产值的数学模型往往是很难的。
但是为了便于研究，我们可以先假定一些前提条件，然后在这些条件下得到简化后的近似模型。
以下我们假定两个前提条件：1) 农产品的价格是不变的。
回归分析
回归分析1、回归分析的概念在工农业生产和科学研究中，常常需要研究变量之间的关系。
变量之间的关系可以分为两类：确定性关系、非确定性关系。
确定性关系就是指存在某种函数关系。
然而，更常见的变量之间的关系存在着某种不确定性。
例如：商品的销售量与当地人口有关，人口越多，销售量越大，但它们之间并没有确定性的数值关系，同样的人口，可能有不同的销售量。
这种既有关联，又不存在确定性数值关系的相互关系，就称为相关关系。
回归分析就是研究变量之间相关关系的一种数理统计分析方法。
在回归分析中，主要研究以下几个问题： (1)拟合：建立变量之间有效的经验函数关系； (2)变量选择：在一批变量中确定哪些变量对因变量有显著影响，哪些没有实质影响； (3)估计与检验：估计回归模型中的未知参数，并且对模型提出的各种假设进行推断； (4)预测：给定某个自变量，预测因变量的值或范围。
根据自变量个数和经验函数形式的不同，回归分析可以分为许多类别。
2、一元线性回归⏹ 回归系数的最小二乘估计已知(x1, y1),(x2 ,y2),...,(xn, yn)，代入回归模型得到： 一元线性回归模型给定一组数据点(x1, y1),(x2 ,y2),...,(xn, yn)，如果通过散点图可以观察出变量间大致存在线性函数关系，则可以建立如下模型：其中a,b 称为一元线性回归的回归系数；ε表示回归值与测量值之间的误差。
针对该模型，需要解决以下问题： (1)如何估计参数a,b 以及σ2； (2)模型的假设是否正确？(3)如何应用所求的回归方程对试验指标进行预测。
⏹ 回归系数的最小二乘估计已知(x1, y1),(x2 ,y2),...,(xn, yn)，代入回归模型得到： 采用最小二乘法（即使观测值与回归值的离差平方和最小）：⎩⎨⎧++=),0(~2σεεN bX a Y 2,~(0,),1,2,...,i i i i y a bx N i n e e s =++=1221111112111(,)2[()]0min (,)[()](,)2[()]011ˆˆˆn i i n n i i i i n i i i i i i n i i n n i i ii i n n n i i i ii i i Q a b y a bx a Q a b y a bx Q a b x y a bx b a y b x y n n na b x y a x b x x y e ==========ì锒ï=--+=ïï¶ï==-+ íï¶ï=--+=ïï¶ïî=-=-ìïï+=ïïï揶íïï+=ïïïîå邋åå邋邋1111221ˆ1n i n n n i i i ixy i i i nn xxbx x y x y L n b L ====ìïïïïïïïïí-ïï==ïïïå邋⏹ 回归系数估计量的性质⏹ 样本相关系数及其显著性检验显然：样本相关系数R 的符号决定于Lxy ，因此与相关系数b 的符号一致。
数理统计主要知识点
数理统计主要知识点数理统计是统计学的重要分支，旨在通过对概率论和数学方法的研究和应用，解决实际问题上的不确定性和随机性。
本文将介绍数理统计中的主要知识点，包括概率分布、参数估计、假设检验和回归分析。
一、概率分布概率分布是数理统计的基础。
它描述了一个随机变量所有可能的取值及其对应的概率。
常见的概率分布包括：1. 均匀分布：假设一个随机变量在某一区间内取值的概率是相等的，则该随机变量服从均匀分布。
2. 正态分布：正态分布是最常见的连续型概率分布，其概率密度函数呈钟形曲线，具有均值和标准差两个参数。
3. 泊松分布：泊松分布描述了在一定时间内发生某个事件的次数的概率分布，例如在一天内发生交通事故的次数。
4. 二项分布：二项分布描述了进行一系列独立实验，每次实验成功的概率为p时，实验成功的次数在n次内取特定值的概率。
二、参数估计参数估计是根据样本数据来推断随机变量的参数值。
常见的参数估计方法包括：1. 最大似然估计：假设数据服从某种分布，最大似然估计方法寻找最能“解释”数据的那个分布，计算出分布的参数值。
2. 矩估计：矩估计方法利用样本矩来估计分布的参数值，例如用样本均值估计正态分布的均值，样本方差估计正态分布的方差。
三、假设检验假设检验是为了判断一个统计假设是否成立而进行的一种统计方法。
它包括假设、检验统计量和显著性水平三个重要概念。
1. 假设：假设指的是要进行验证的观察结果，分为零假设和备择假设两种。
2. 检验统计量：检验统计量是为了检验零假设而构造的统计量，其值代表目标样本符合零假设的程度。
3. 显著性水平：显著性水平是用来决定是否拒绝零假设的标准，通常为0.01或0.05。
四、回归分析回归分析是用来研究和描述两个或多个变量之间关系的统计方法。
它可以帮助人们了解因果关系，做出预测和控制因素的效果。
1. 简单线性回归：简单线性回归是一种简单的回归分析方法，它描述一个因变量和一个自变量之间的线性关系。
2. 多元线性回归：多元线性回归描述多个自变量和一个因变量之间的关系，通过多元回归模型可以找到最佳的回归系数，从而用来预测未来的结果。
概率论与数理统计_回归分析
概率论与数理统计_回归分析第11章回归分析设x 为普通变量，Y 为随机变量。
如果当x 变化时，Y 随着x 的变化⼤体上按某种趋势变化，则称x 与Y 之间存在相关关系，即),0(~,)(2σεεN x f Y +=例如，某地⼈均收⼊x 与某种商品的消费量Y 之间的关系；森林中树⽊的断⾯直径x 与⾼度Y 之间的关系；某种商品的价格x与销售量Y 之间的关系；施⽤氮肥、磷肥、钾肥数量1x ，2x ，3x 与某种农作物产量Y 之间的关系。
在⽣产实践和科学研究中，常常有这样的问题：由实验或测量得到变量间的⼀批离散样点，要求由此建⽴变量之间的近似函数关系或得到样点之外的数据。
我们确定的函数要求在某种距离意义下的误差达到最⼩（通常⽤最⼩⼆乘法，即考虑使各数据点误差平⽅和最⼩）。
由⼀个（或⼏个）普通变量来估计或预测某个随机变量的取值时，所建⽴的数学模型及所进⾏的统计分析称为回归分析。
§11.1 ⼀元线性回归假设有⼀批关于x 与Y 的离散样点),(,),,(),,(2211n n y x y x y x集中在⼀条直线附近，说明x 与Y 之间呈线性相关关系，即),0(~,2σεεN bx a Y ++=称为⼀元线性回归模型。
⼀、模型中的参数估计 1、b a ,的估计⾸先引进记号∑∑∑∑∑=====-=-=-===ni i i xy ni i yy ni i xx ni ini iyx n y x S y n y S x n x S y n y x n x 11221221111按最⼩⼆乘法可得到xxxy S S b =? x b y a ??-= 称x b a y+=为Y 关于x 的⼀元线性回归⽅程。
2、2σ的估计)?(21?22xxyy S b S n --=σ求出关于的⼀元线性回归⽅程。
解：先画出散点图如下计算出 3985193282503.6714510======xy yy xx S S S y x n483.0?==xxxy S S b 735.2??-=-=x b y a 所求的回归⽅程是x y483.0735.2?+-=。
统计学中的回归分析方法
统计学中的回归分析方法统计学是一门应用科学，可以帮助我们理解和解释数据。
在统计学中，回归分析是一种常用的方法，用于研究变量之间的关系以及预测未来的趋势。
回归分析是一种基于概率论和数理统计的方法，用于描述和模拟数据的线性关系。
通过回归分析，我们可以确定一个或多个自变量与因变量之间的数学关系。
这使得我们能够根据已有的数据预测未来的趋势和结果。
回归分析的核心概念是回归方程。
回归方程是用于描述自变量与因变量之间关系的数学公式。
在简单线性回归中，回归方程可以用y = a+ bx来表示，其中y是因变量，x是自变量，a和b是回归方程的参数。
通过回归方程，我们可以计算自变量对因变量的影响程度。
回归的目标是找到最适合数据的回归方程，并通过该方程对未知数据做出预测。
回归分析有不同的类型。
简单线性回归是最基本的形式，用于研究两个变量之间的关系。
多元线性回归则用于研究多个自变量对因变量的影响。
此外，还有逻辑回归用于处理二元分类问题，和多项式回归适用于非线性关系。
回归分析还可以帮助我们评估各个变量对因变量的相对重要性。
通过计算回归方程中各个参数的显著性，我们可以确定哪些自变量对因变量的影响更为显著。
在回归分析中，误差的处理也是非常重要的。
误差代表了回归模型无法解释的数据波动。
最小二乘法是一种常用的方法，用于最小化回归模型的总体误差。
除了简单的回归分析，还有一些衍生的方法可以扩展回归模型的适用范围。
岭回归和Lasso回归是用于应对多重共线性问题的方法。
弹性网络回归则是将岭回归和Lasso回归进行结合，取两种方法的优点。
回归分析在许多领域都有广泛的应用。
在经济学中，回归分析常用于研究经济指标之间的关系。
在市场营销中，回归模型可以用于预测销量和分析市场趋势。
在医学研究中，回归分析可以帮助研究人员研究疾病和治疗方法之间的关系。
总之，统计学中的回归分析是一种强大的工具，用于研究变量之间的关系和预测未来的趋势。
通过回归分析，我们可以理解数据并做出有意义的预测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
它满足 ：
（1） Var( i ) 2 , i 1, 2,, n ； （2） Cov( i , j ) 0, i j
这些假设被称为Gauss-Markov假设，这里第一条假
有了观测数据 (xi1, xi2 ,, xip , yi ) 后，同样可以用最小 二乘法获得参数 b0 ,b1,,bp的最小二乘估计，记为 bˆ0 ,bˆ1,,bˆp ，得多元线性回归方程：
yˆ bˆ0 bˆ1x1 bˆp x p （7） 同理，（7）式是否真正描述了 y 与 x1, x2 ,, x p 的客观存在的关系还需进一步检验
设误差 i 是等方差的.第二条则要求不同次的观测
误差是不相关的.
（1）式中未知数 a 、b 是待估计参数，估计他们的 最基本方法是最小二乘法，设 aˆ 与 bˆ 是用最小二乘
法获得的估计，即所谓的最小二乘估计，将它们代
入一元线性回归模型并略去误差项 ，即对给定的
x ，得到方程：
yˆ aˆ bˆx
满足E ε=0, Dε=DY=σ2
• 通常假定 ε~N(0, σ2);
根据回归函数的不同形式, 可分为
非线 线性 性回 回归 归多 多 一 一元 元 元 元非 线 非 线线 性 线 性性 回 性 回回 归 回 归归 归
数据( xi , yi ) 满足
yi a bxi i , i 1, 2,, n
将 Q(a,b) 分别对 a ，b 求偏导数，令他们等于零，
得到方程组：
Q 2 n
a
i 1
Q 2 n (
b
i 1
( yi a bxi yi a bxi )
)0 xi 0
即
n
n
na b xi yi
i 1
2）对回归方程进行假设检验； 3）利用回归方程进行预测和控制．
我们主要讨论线性回归方程。许多实际问题可以取 这种模型做为真实模型的近似．
§4.1 回归分析概述
• 在不确定性关系中作为影响因素的变量称为自变量 或解释变量, 记为X;
• 受X取值影响的响应变量称为因变量,用Y表示;
• 令E(Y|X=x)=f(x), 由随机因素引起的偏差是ε=Y-f(x) X与Y的不确定性关系表示为 Y=E(Y|X=x)+ ε =f(x）+ ε
i 1, 2,, n （5）
其中 i为对应于第 i 组数据的随机误差
假设 E(i ) 0，并且满足Gauss-Markov假设： （1） Var( i ) 2 , i 1, 2,, n ；
（2） Cov( i , j ) 0, i j
引进矩阵记号表达多元线性回归模型（5）会很方 便，记
引言
变量之间的关系分成两大类
1）确定性的关系--一些变量的值确定后另一些变量的值 也随之确定
2）相关关系 --变量之间虽然存在一定的依赖关系，但 这种关系没有达到能由其中一个或多个来准确地决定 另一个的程度
回归分析是研究相关关系的一种有力工具．
回归分析的解决问题
1）从一组观察数据出发，确定这些变量之间的回归方程；
i 1
n
n
n
a
i1
xi
b
i 1
x2i
i 1
xi yi
称为正规方程组，记
x
1 n
n i 1
xi
1 n
y n i1 yi
（9）
xi
由于 xi不完全相同，正规方程组的系数行列式
n
n
xi
i 1
n
xi
i 1
n x2i
1
X
1
1
x11 x12 x1p
x21
x22
x2
p
xn1 xn2
xnp
y1
Y
y
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
y
n
b0
B
b1
b
p
1
2
p
则多元线性回归模型（5）与Gauss-Markov假设
i yi (a bxi )
的平方和
n
n
2
Q(a,b) 2i [ yi (a bxi )]
i 1
i 1
达到最小的 aˆ 与 bˆ 做为未知数 a ，b 的估计，称其
为最小二乘估计．在数学上这就归结为求二元函数 Q(a,b) 的最小值问题．具体做法如下：
称为 y 关于的（经验） 回归方程，其图形称为回归 直线 .
若随机变量 y 与多个普通变量 x1, x2, , x（p p＞1） 有关，则可建立数学模型：
y b0 b1x1 bp x p
（3）
其中未知数 b0 ,b1,,bp 是不依赖于 x1, x2 ,, x p 的未知参数，b0是常数，b1,,bp 称为回归系数，
一起可以记为
Y XB E( ) 0 Cov( ) 2I (6)
这里 X 为 n ( p 1) 的设计矩阵. Y 为 n 1的观测向 量. B 为 p 1 的未知数参数向量，n 1 随机误差向量 Cov( ) 为其协方差阵，I 是 n 阶单位矩阵。当误差
服从正态分布 ~ N(0, 2 I ) .
为误差项，称（3）式为多元线性（理论）回归
模型
若进行 n 次独立测量，得到样本：
(x11, x12 ,, x1p , y1 ) ，… ， (xn1, xn2 ,, xnp , yn )
它们都满足（3）式，即就每个数据 (xi1, xi2 ,, xip , yi ) 有：
yi b0 b1xi1 bp xip i
第二节 参数估计
一、一元线性回归的参数估计 最小二乘估计是数理统计中估计未知参数的一种重 要方法，现用它来求一元线性回归模型:
y a bx
中未知数 a ，b 的估计值.
最小二乘法的基本思想是：对一组观察值
要使误差
(x1, y1), (x2 , y2 ),, (xn , yn )