统计学-多元线性回归
多元线性回归模型案例
多元线性回归模型案例多元线性回归是统计学中常用的一种回归分析方法，它可以用来研究多个自变量与因变量之间的关系。
在实际应用中，多元线性回归模型可以帮助我们理解不同自变量对因变量的影响程度，从而进行预测和决策。
下面，我们将通过一个实际案例来介绍多元线性回归模型的应用。
案例背景：某电商公司希望了解其产品销售额与广告投入、季节因素和竞争对手销售额之间的关系，以便更好地制定营销策略和预测销售额。
数据收集：为了分析这一问题，我们收集了一段时间内的产品销售额、广告投入、季节因素和竞争对手销售额的数据。
这些数据将作为我们多元线性回归模型的输入变量。
模型建立：我们将建立一个多元线性回归模型，以产品销售额作为因变量，广告投入、季节因素和竞争对手销售额作为自变量。
通过对数据进行拟合和参数估计，我们可以得到一个多元线性回归方程，从而揭示不同自变量对产品销售额的影响。
模型分析：通过对模型的分析，我们可以得出以下结论：1. 广告投入对产品销售额有显著影响，广告投入越大，产品销售额越高。
2. 季节因素也对产品销售额有一定影响，不同季节的销售额存在差异。
3. 竞争对手销售额对产品销售额也有一定影响，竞争对手销售额越大，产品销售额越低。
模型预测：基于建立的多元线性回归模型，我们可以进行产品销售额的预测。
通过输入不同的广告投入、季节因素和竞争对手销售额，我们可以预测出相应的产品销售额，从而为公司的营销决策提供参考。
结论：通过以上分析，我们可以得出多元线性回归模型在分析产品销售额与广告投入、季节因素和竞争对手销售额之间关系时的应用。
这种模型不仅可以帮助我们理解不同因素对产品销售额的影响，还可以进行销售额的预测，为公司的决策提供支持。
总结：多元线性回归模型在实际应用中具有重要意义，它可以帮助我们理解复杂的变量关系，并进行有效的预测和决策。
在使用多元线性回归模型时，我们需要注意数据的选择和模型的建立，以确保模型的准确性和可靠性。
通过以上案例，我们对多元线性回归模型的应用有了更深入的理解，希望这对您有所帮助。
医学统计学第十五章多元线性回归分析
预测和解释性分析
预测
利用多元线性回归模型对新的自变量值进行预测，得到因变量的预测值。
解释
通过系数估计值，解释自变量对因变量的影响大小和方向。
4 正态分布
观测值和误差项服从正态分布。
参数估计方法
1
最小二乘法
找到使得预测值和实际观测值之间残差平方和最小的回归系数。
2
变量选择
通过逐步回归或变量筛选方法选择最重要的自变量。
3
解释系数
计算变量对因变量的影响的幅度和方向。
显著性检验
回归系数 自变量1 自变量2
标准误差 0 .2 3 4 0 .3 2 1
医学统计学第十五章多元 线性回归分析
多元线性回归分析是一种强大的统计方法，用于探究多个自变量对因变量的 影响。通过在统计模型中引入多个自变量，我们可以更全面地解释现象和预 测结果。
概念和原理
概念
多元线性回归分析是一种统计方法，用于 建立多个自变量和一个因变量之间的关系 模型。
原理
通过最小二乘法估计回归系数，我们可以 量化自变量对因变量的影响，并进行统计 推断。
建立方法
数据收集
收集包括自变量和因变量的 数据，确保数据质量和有效 性。
模型建立
模型验证
选择适当的自变量和建模方 法来构建多元线性回归模型。
利用合适的统计检验和拟合 优度指标来评估模型的质量。
假设条件
1 线性关系
自变量和因变量之间存在线性关系。
3 等方差性
模型的残差具有相同的方差。
2 独立性
自变量之间相互独立，没有明显的多重 共线性。
t值 2 .3 4 5 3 .4 5 6
根据p值和显著性水平，判断自变量的影响是否具有统计意义。
《医学统计学》之多元(重)线性回归
多元(重)线性回归模型的假设
1 线性关系
假设自变量与因变量之间存在线性关系，即因变量可以用自变量的线性组合来表示。
2 独立性
假设误差项之间相互独立，即每个观测值的误差项不受其他观测值的影响。
3 常数方差
假设误差项具有常数方差，即各个观测值的误差方差相同。
多元(重)线性回归模型的估计方法
最小二乘法
多元(重)线性回归模型的模型选择方法
前向选择法
从不包含自变量的空模型开 始，逐步添加自变量，选择 最佳的组合。
后向消除法
从包含所有自变量的全模型 开始，逐步删除自变量，选 择最简单且最有效的模型。
逐步回归法
结合前向选择法和后向消除 法，逐步调整自变量，找到 最优的模型。
多元(重)线性回归模型的实际应用
医学研究
用于分析多个影响因素对疾病发生、病程进展和治 疗效果的影响。
市场分析
用于预测市场需求和销售量，并确定最佳的市场推 广策略。
财务预测
社会科学
用于预测企业的财务状况，并制定相应的经营决策。
用于研究社会现象和群体行为，解释和预测社会现 象的变化。
通过方差膨胀因子等指标，判断自变量之间是否存在高度相关性，以避免估计结果的不 准确性。
多元(重)线性回归模型的模型检验
1
残差分析
通过观察残差的分布和模式，检验回归模型是否符合基本假设。
2
拟合优度检验
通过比较拟合优度指标（如决定系数R²）和假设分布，评估回归模型的拟合程度。
3
异常值检验
通过检测异常值对回归分析结果的影响，判断数据中是否存在异常观测值。
《医学统计学》之多元 (重)线性回归
在医学统计学中，多元(重)线性回归是一种强大的数据分析方法，可用于探索 和建立多个自变量与因变量之间的关系。
应用统计学第12章多元线性回归
∴该商品在该市下一年的年需求量的置信度为90% 的预测区间为
( yˆ0 d, yˆ0 d ) = (11.20万台，14.46万台)
15
2. 控制
在多元回归情况下，由于解释变量有多个，若控制
当模型中解释变量很多时，通常会存在较多的不显 著变量，以上步骤就非常繁琐。更为有效的方法是采 用“逐步回归”来求解多元线性回归方程。
9
逐步回归方法简介
逐步回归的基本思想是： 采用一定的评价标准，将解释变量一个一个地逐步 引入回归方程。每引进一个新变量后，都对方程 中的所有变量进行显著性检验，并剔除不显著的 变量，被剔除的变量以后就不再进入回归方程。 采用逐步回归方法最终所得到的回归方程与前述方 法的结果是一样的，但计算量要少得多。 在 SPSS 软件的线性回归功能中就提供了逐步回归 的可选项。
16
案例3的控制要求分析
假定下一年度居民家庭的年平均收入估计在 30000-31000元之间，若要以90％概率使该商品在 的年需求量不低于12万台，问应将价格控制在什 么范围内？。 解：此问题仍是单测控制问题，即要控制 X1 的取值
范围，使 P{yˆ d 12} 0.90
其中 d t (N P 1) SE /(N P 1) = t0.1(7)×0.8618 = 1.2194
d t /2(N P 1) SE / (N P 1)
14
案例3的预测分析
预计下一年度该商品的价格水平为1800元，家庭 年平均收入为30000元，求该商品年需求量的置信 度为90%的预测区间。 解：由所得回归方程，可求得
yˆ0 11.167 1.903 1.8 0.1695 30 12.83
统计学中的多元线性回归分析
统计学中的多元线性回归分析多元线性回归分析是统计学中常用的一种回归分析方法，用于研究多个自变量对一个或多个因变量的影响关系。
本文将介绍多元线性回归分析的基本原理、应用场景以及分析步骤。
1. 多元线性回归的基本原理多元线性回归分析是建立在线性回归的基础上的。
线性回归分析是研究一个自变量对一个因变量的影响关系，而多元线性回归分析则是研究多个自变量对一个或多个因变量的影响关系。
在多元线性回归中，我们假设因变量Y与自变量X1、X2、...、Xn之间存在线性关系，即Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn + ε，其中β0、β1、β2、...、βn为回归系数，ε为误差项。
我们的目标是通过样本数据来估计回归系数，以便预测因变量Y。
2. 多元线性回归的应用场景多元线性回归分析广泛应用于各个领域，例如经济学、社会学、医学等。
以下是一些常见的应用场景：2.1 经济学领域在经济学领域，多元线性回归可以用于分析各种经济变量之间的关系。
例如，研究GDP与劳动力、资本投入等因素之间的关系，或者研究物价与通货膨胀、货币供应量等因素之间的关系。
2.2 社会学领域在社会学领域，多元线性回归可以用于分析社会现象与各种因素之间的关系。
例如，研究教育水平与收入、社会地位等因素之间的关系，或者研究犯罪率与社会福利、失业率等因素之间的关系。
2.3 医学领域在医学领域，多元线性回归可以用于分析疾病或健康状况与各种因素之间的关系。
例如，研究心脏病发病率与吸烟、高血压等因素之间的关系，或者研究生存率与年龄、治疗方法等因素之间的关系。
3. 多元线性回归的分析步骤进行多元线性回归分析时，通常需要按照以下步骤进行：3.1 数据收集首先，需要收集相关的自变量和因变量的数据。
这些数据可以通过实地调查、问卷调查、实验等方式获得。
3.2 数据预处理在进行回归分析之前，需要对数据进行预处理。
这包括数据清洗、缺失值处理、异常值处理等。
多元线性回归与逐步回归的比较与选择
多元线性回归与逐步回归的比较与选择多元线性回归（Multiple Linear Regression）和逐步回归（Stepwise Regression）是统计学中常用的预测模型选择方法。
本文将比较这两种方法的优缺点，以及在不同场景中的选择建议。
一、多元线性回归介绍多元线性回归是一种基于多个自变量和一个因变量之间线性关系的预测模型。
它通过拟合一个线性方程来建立自变量与因变量的关系，其中自变量可能是连续的或者是分类的。
多元线性回归模型的基本形式为：Y = β0 + β1*X1 + β2*X2 + ... + βn*Xn + ε其中，Y表示因变量，X1、X2、...、Xn表示自变量，β0、β1、β2、...、βn表示回归系数，ε表示随机误差项。
多元线性回归通过最小二乘法来估计回归系数，从而找到最佳的拟合直线。
二、逐步回归介绍逐步回归是一种逐渐加入和剔除自变量的方法，用于选择最佳的自变量组合。
逐步回归的基本思想是从空模型开始，逐个加入自变量，并根据一定的准则判断是否保留该变量。
逐步回归可以分为前向逐步回归（Forward Stepwise Regression）和后向逐步回归（Backward Stepwise Regression）两种。
前向逐步回归是从空模型开始，逐个加入对因变量贡献最大的自变量，直到不能继续加入为止。
而后向逐步回归则是从包含所有自变量的模型开始，逐个剔除对因变量贡献最小的自变量，直到不能继续剔除为止。
逐步回归的优点在于可以避免多重共线性和过度拟合的问题，仅选择与因变量相关性较强的自变量，提高模型的预测准确性。
三、多元线性回归与逐步回归的比较在实际应用中，多元线性回归和逐步回归各有优缺点，下面将从几个方面进行比较。
1. 模型解释性多元线性回归能够给出所有自变量的系数估计值，从而提供对因变量的解释。
而逐步回归仅提供了部分自变量的系数估计值，可能导致模型的解释性不足。
2. 处理变量的方法多元线性回归通常要求自变量具有线性关系，并且需要对自变量进行一定的前处理，如标准化、变量变换等。
经济统计学中的多元线性回归分析
经济统计学中的多元线性回归分析经济统计学是研究经济现象的一门学科，通过对经济数据的收集、整理和分析，帮助我们了解经济运行规律和预测未来走势。
而多元线性回归分析是经济统计学中一种常用的分析方法，用来研究多个自变量对一个因变量的影响程度。
多元线性回归分析的基本原理是通过建立一个数学模型，来描述自变量与因变量之间的关系。
在经济统计学中，自变量通常是影响经济现象的各种因素，如GDP、通货膨胀率、利率等；而因变量则是我们想要研究的经济现象本身，比如消费水平、投资额等。
通过多元线性回归分析，我们可以了解各个因素对经济现象的贡献程度，从而更好地理解和预测经济运行情况。
在进行多元线性回归分析之前，我们首先需要收集相关的数据。
这些数据可以通过各种途径获得，如调查问卷、统计年鉴、金融报表等。
然后，我们需要对数据进行整理和清洗，以确保数据的准确性和可靠性。
接下来，我们可以使用统计软件，如SPSS、Excel等，来进行回归分析。
多元线性回归分析的核心是建立回归模型。
回归模型可以用数学公式表示为：Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn + ε，其中Y表示因变量，X1、X2、...、Xn表示自变量，β0、β1、β2、...、βn表示回归系数，ε表示误差项。
回归系数表示自变量对因变量的影响程度，而误差项则代表模型无法解释的部分。
在建立回归模型之后，我们需要进行模型的检验和解释。
模型检验可以通过各种统计指标来进行，如R方、调整R方、F统计量等。
R方表示回归模型对因变量变异的解释程度，数值越接近1，说明模型的拟合程度越好。
F统计量则表示回归模型的整体显著性，数值越大，说明模型的拟合程度越好。
除了模型检验，我们还可以通过回归系数的显著性检验来解释模型。
回归系数的显著性检验可以通过计算t值和p值来进行。
t值表示回归系数与零之间的差异程度，而p值则表示这种差异是否显著。
一般来说，当p值小于0.05时，我们可以认为回归系数是显著的，即自变量对因变量的影响是存在的。
多元线性回归模型案例
多元线性回归模型案例在统计学中，多元线性回归是一种用于研究多个自变量与一个因变量之间关系的方法。
它可以帮助我们了解各个自变量对因变量的影响程度，并预测因变量的取值。
本文将通过一个实际案例来介绍多元线性回归模型的应用。
案例背景：假设我们是一家房地产公司的数据分析师，公司希望通过分析房屋的各项特征来预测房屋的销售价格。
我们收集了一批房屋的数据，包括房屋的面积、卧室数量、浴室数量、地理位置等多个自变量，以及每套房屋的销售价格作为因变量。
数据准备：首先，我们需要对收集到的数据进行清洗和处理。
这包括处理缺失值、异常值，对数据进行标准化等操作，以确保数据的质量和可靠性。
在数据准备阶段，我们还需要将数据分为训练集和测试集，以便后续模型的建立和验证。
模型建立：接下来，我们使用多元线性回归模型来建立房屋销售价格与各项特征之间的关系。
假设我们的模型为：Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn + ε。
其中，Y表示房屋销售价格，X1、X2、...、Xn表示房屋的各项特征，β0、β1、β2、...、βn表示模型的系数，ε表示误差项。
模型评估：建立模型后，我们需要对模型进行评估，以验证模型的拟合程度和预测能力。
我们可以使用各项统计指标如R方、均方误差等来评估模型的拟合程度和预测能力，同时也可以通过绘制残差图、QQ图等来检验模型的假设是否成立。
模型优化：在评估模型的过程中，我们可能会发现模型存在欠拟合或过拟合的问题，需要对模型进行优化。
优化的方法包括添加交互项、引入多项式项、进行特征选择等操作，以提高模型的拟合程度和预测能力。
模型应用：最后，我们可以使用优化后的模型来预测新的房屋销售价格。
通过输入房屋的各项特征，模型可以给出相应的销售价格预测值，帮助公司进行房地产市场的决策和规划。
结论：通过本案例，我们了解了多元线性回归模型在房地产数据分析中的应用。
通过建立、评估、优化和应用模型的过程，我们可以更好地理解各项特征对房屋销售价格的影响，并进行有效的预测和决策。
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统计学
STATISTICS (第六版)
多元回归模型
(基本假定)
1. 误差项ε是一个期望值为0的随机变量，即 E()=0 2. 对于自变量x1，x2，…，xk的所有值，的 方差 2都相同 3. 误差项ε是一个服从正态分布的随机变量 ，即ε~N(0,2)，且相互独立
12 - 7
统计学
12 - 2
统计学
STATISTICS (第六版)
学习目标
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
回归模型、回归方程、估计的回归方程 回归方程的拟合优度 回归方程的显著性检验 多重共线性问题及其处理 利用回归方程进行估计和预测 变量选择与逐步回归 用 Excel 进行回归分析
12 - 3
统计学
STATISTICS (第六版)
bi 表示假定其他变量不变，当 xi 每变 动一个单位时，y 的平均变动值
12 - 8
统计学
STATISTICS (第六版)
二元回归方程的直观解释
二元线性回归模型 y
y b 0 b1 x1 b 2 x2
(观察到的y)
b0
回归面
}
i
x2 (x1,x2) x1
12 - 9
E ( y) b 0 b1 x1 b 2 x2
12 - 14
统计学
STATISTICS (第六版)
12.2 回归方程的拟合优度
12.2.1 多重判定系数 12.2.2 估计标准误差
12 - 15
统计学
STATISTICS (第六版)
多重判定系数
12 - 16
统计学
STATISTICS (第六版)
多重判定系数
(multiple coefficient of determination)
3. 避免增加自变量而高估 R2 4. 意义与 R2类似 5. 数值小于R2
12 - 18
统计学
STATISTICS (第六版)
估计标准误差 Sy
1. 对误差项的标准差 的一个估计值 2. 衡量多元回归方程的拟合优度 3. 计算公式为
12 - 19
统计学
STATISTICS (第六版)
12.3 显著性检验
1. 一个因变量与两个及两个以上自变量的回归 2. 描述因变量 y 如何依赖于自变量 x1 ， x2 ，…， xk 和误差项 的方程，称为多元回归模型 3. 涉及 k 个自变量的多元回归模型可表示为
y b 0 b1 x1 b 2 x2 b k xk
b0 ，b1，b2 ，，bk是参数 是被称为误差项的随机变量 y 是x1,，x2 ， ，xk 的线性函数加上误差项 包含在y里面但不能被k个自变量的线性关系 所解释的变异性
STATISTICS (第六版)
多元回归方程
(multiple regression equation)
1. 描述因变量 y 的平均值或期望值如何依赖 于自变量 x1， x2 ，…，xk的方程 2. 多元线性回归方程的形式为 E( y ) = b0+ b1 x1 + b2 x2 +…+ bk xk
b1，b2，，bk称为偏回归系数
12.1 多元线性回归模型
12.1.1 多元回归模型与回归方程 12.1.2 估计的多元回归方程 12.1.3 参数的最小二乘估计
12 - 4
统计学
STATISTICS (第六版)
多元回归模型与回归方程
12 - 5
统计学
STATISTICS (第六版)
多元回归模型
(multiple regression model)
12.3.1 线性关系检验 12.3.2 回归系数检验和推断
12 - 20
统计学
STATISTICS (第六版)
线性关系检验
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ˆ b ˆ x b ˆ x b ˆx ˆb y 0 1 1 2 2 k k
ˆ ,b ˆ ,b ˆ ,, b ˆ是 b 0 1 2 k 估计值 ˆ 是 y 的估计值 y
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b 0 , b1 , b 2 ,, b k
统计学
STATISTICS (第六版)
参数的最小二乘估计
统计学
STATISTICS (第六版)
估计的多元回归方程
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统计学
STATISTICS (第六版)
估计的多元回归的方程
(estimated multiple regression equation)
ˆ ,b ˆ ,b ˆ ,, b ˆ 估计回归方 1. 用样本统计量 b 0 1 2 k 程中的 参数 b 0 , b1 , b 2 ,, b k 时得到的方程 2. 由最小二乘法求得 3. 一般形式为
1. 回归平方和占总平方和的比例 2. 计算公式为
3. 因变量取值的变差中，能被估计的多元回 归方程所解释的比例
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统计学
修正多重判定系数
STATISTICS (adjusted multiple coefficient of determination) (第六版)
1. 用样本量n和自变量的个数k去修正R2得到 2. 计算公式为
12 - 12
统计学
STATISTICS (第六版)
参数的最小二乘法
1. 使因变量的观察值与估计值之间的离差平方和 ˆ ,b ˆ ,b ˆ ,, b ˆ 。即 达到最小来求得 b 0 1 2 k
2. 求解各回归参数的标准方程如下
Q b 0 Q b i 0
ˆ b0 b 0
0
ˆ bi b i
(i 1， 2， ，k )
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统计学
STATISTICS (第六版)
参数的最小二乘法
(例题分析)
【例】一家大型商业银行在多个地区设有分 行，为弄清楚不良贷款形成的原因，抽取 了该银行所属的 25 家分行的有关业务数据 。试建立不良贷款 y与贷款余额x1、累计应 收贷款x2、贷款项目个数x3和固定资产投资 额 x4 的线性回归方程，并解释各回归系数 的含义
统计学
STATISTICS (第六版)
第12章 多元线性回归
12 - 1
Hale Waihona Puke 统计学STATISTICS (第六版)
第12章 多元线性回归
多元线性回归模型 回归方程的拟合优度 显著性检验 多重共线性 利用回归方程进行估计和预测 变量选择与逐步回归
12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6