一元线性回归的经验公式与最小二乘法
8.2一元线性回归模型参数的最小二乘估计(第二课时)课件-人教A版选择性必修第三册
式，其图形称为经验回归直线. 这种求经验回归方程的方法叫做最小二乘法.
2. 什么是最小二乘估计?
经验回归方程中的参数计算公式为：
n
( xi x )( yi y )
bˆ i 1 n
2
(
x
x
)
i
i 1
aˆ y bx
n
x y
i 1
n
i
i
nx y
注意点：在含有一元线性回归模型中，决定系数R2=r2．在线性回归模型中有0≤R2≤1，
因此R2和r都能刻画用线性回归模型拟合数据的效果．
|r|越大，R2就越大，线性回归模型拟合数据的效果就越好．
编
号
1
2
3
4
5
6
7
8
t
1896
1912
1921
1930
1936
1956
1960
1968
0.591
-0.284
，
8.
两个经验回归方程的残差(精确到0.001)如下表所示.
编
号
1
2
3
4
5
6
7
8
t
1896
1912
1921
1930
1936
1956
1960
1968
0.591
-0.284
-0.301
-0.218
-0.196
0.111
0.092
0.205
-0.001
0.007
-0.012
0.015
-0.018
一元线性回归模型及参数的最小二乘估计课件-高二数学人教A版(2019)选择性必修第三册
§8.2 一元线性回归模型及其应用 第1课时 一元线性回归模型及参数的最小二乘估计
1 一元线性回归模型 2 最小二乘法和
经验回归方程
3 利用经验回归方程
进行预测
01 一元线性回归模型
知识梳理
一元线性回归模型：我们称
Y＝bx＋a＋e， Ee＝0，De＝σ2
为Y关于x的_一__元__线__性__回__归_
8
∑i＝1xiyi－8 x b^ ＝ 8
∑i＝1x2i －8 x
y
2
＝132245－6－8×8×52×25982＝14，
所以a^ ＝ y －b^ x ＝98－14×52＝12，故经验回归方程为y^＝14x＋12.
(2)若该次考试数学平均分为120分，物理平均分为91.5分，试由(1)的结 论预测数学成绩为128分的同学的物理成绩.
n
(xi－ x )2
n
x2i －n x 2
i＝1
i＝1
由题意可得 x ＝15×(1＋1.5＋2＋2.5＋3)＝2， y ＝15×(0.9＋0.7＋0.5＋0.3＋0.2)＝0.52.
5
(xi－ x )(yi－ y )＝－1×0.38－0.5×0.18＋0.5×(－0.22)＋1×(－0.32)
i＝1
(1)(2)(3)(4)(5)回归模型，(6)(7)函数模型.
练1习1 若某地财政收入x与支出y满足一元线性回归模型y＝bx＋a＋e(单
位：亿元)，其中b＝0.7，a＝3，|e|≤0.5，如果今年该地区财政收入10亿
元，年支出预计不会超过
A.9亿元 C.10亿元
一元线性回归
《土地利用规划学》一元线性回归分析学院：资源与环境学院班级：2013009姓名：x学号：201300926指导老师：x目录一、根据数据绘制散点图： (1)二、用最小二乘法确定回归直线方程的参数： (1)1）最小二乘法原理 (1)2）求回归直线方程的步骤 (3)三、回归模型的检验： (4)1）拟合优度检验（R2）： (4)2）相关系数显著性检验： (5)3）回归方程的显著性检验（F 检验） (6)四、用excel进行回归分析 (7)五、总结 (15)一、根据数据绘制散点图：◎由上述数据，以销售额为y 轴（因变量），广告支出为X 轴（自变量）在EXCEL 可以绘制散点图如下图：◎从散点图的形态来看，广告支出与销售额之间似乎存在正的线性相关关系。
大致分布在某条直线附近。
所以假设回归方程为：x y βα+=二、用最小二乘法确定回归直线方程的参数： 1）最小二乘法原理年份 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 广告支出（万元）x 4.00 7.00 9.00 12.00 14.00 17.00 20.00 22.00 25.00 27.00销售额y7.00 12.00 17.00 20.00 23.00 26.00 29.00 32.00 35.00 40.00最小二乘法原理可以从一组测定的数据中寻求变量之间的依赖关系，这种函数关系称为经验公式。
考虑函数y=ax+b ，其中a,b 为待定常数。
如果Pi(xi,yi)（i=1,2,...,n ）在一条直线上，则可以认为变量之间的关系为y=ax+b 。
但一般说来, 这些点不可能在同一直线上. 记Ei=yi-(axi+b)，它反映了用直线y=ax+b 来描述x=xi ，y=yi 时，计算值y 与实际值yi 的偏差。
当然，要求偏差越小越好，但由于Ei 可正可负，所以不能认为当∑Ei=0时，函数y=ax+b 就好好地反应了变量之间的关系，因为可能每个偏差的绝对值都很大。
回归预测
回归预测法回归预测法回归预测法是指根据预测的相关性原则，找出影响预测目标的各因素，并用数学方法找出这些因素与预测目标之间的函数关系的近似表达，再利用样本数据对其模型估计参数及对模型进行误差检验，一旦模型确定，就可利用模型，根据因素的变化值进行预测。
回归预测法一元线性回归预测法(最小二乘法)公式：Y = a + b XX----自变量Y----因变量或预测量a,b----回归系数根据已有的历史数据Xi Yi i = 1,2,3,...n ( n 为实际数据点数目)，求出回归系数 a , b为了简化计算，令 ( X1 + X2 + ... + Xn ) = 0，可以得出a , b 的计算公式如下：a = ( Y1 + Y2 +... + Yn ) / nb = ( X1 Y1 + X2 Y2 + ... + Xn Yn ) / ( X12 + X22 + ... + Xn2 )回归分析预测法的概念回归分析预测法，是在分析市场现象自变量和因变量之间相关关系的基础上，建立变量之间的回归方程，并将回归方程作为预测模型，根据自变量在预测期的数量变化来预测因变量关系大多表现为相关关系，因此，回归分析预测法是一种重要的市场预测方法，当我们在对市场现象未来发展状况和水平进行预测时，如果能将影响市场预测对象的主要因素找到，并且能够取得其数量资料，就可以采用回归分析预测法进行预测。
它是一种具体的、行之有效的、实用价值很高的常用市场预测方法。
回归分析预测法的分类回归分析预测法有多种类型。
依据相关关系中自变量的个数不同分类，可分为一元回归分析预测法和多元回归分析预测法。
在一元回归分析预测法中，自变量只有一个，而在多元回归分析预测法中，自变量有两个以上。
依据自变量和因变量之间的相关关系不同，可分为线性回归预测和非线性回归预测。
回归分析预测法的步骤1．根据预测目标，确定自变量和因变量明确预测的具体目标，也就确定了因变量。
如预测具体目标是下一年度的销售量，那么销售量Y就是因变量。
最小二乘法一元线性回归
最小二乘法产生的历史
• 最小二乘法最早称为回归分析法。由著 名的英国生物学家、统计学家道尔顿 （F.Gallton）——达尔文的表弟所创。 • 早年，道尔顿致力于化学和遗传学领域 的研究。 • 他研究父亲们的身高与儿子们的身高之 间的关系时，建立了回归分析法。
14
最小二乘法的地位与作用
• 现在回归分析法已远非道尔顿的本意 • 已经成为探索变量之间关系最重要的方 法，用以找出变量之间关系的具体表现 形式。 • 后来，回归分析法从其方法的数学原 理——误差平方和最小（平方乃二乘也） 出发，改称为最小二乘法。
• 五、随机干扰项服从正态分布。该假设 给出了被解释变量的概率分布。 • 六、随机干扰项的期望值为0。即： • E（u）＝0 • 七、随机干扰项具有方差齐性。即： • 八、随机干扰项相互独立。 •
11
•
第二节 模型参数的估计 一、普通最小二乘法 （ OLS 估计） 通过协方差或相关系数证实变量之间存在关系，仅仅
i
(1) (2) 或 n xi (6)
23
na xi b yi 2 a xi b x i y i xi
(3) (4)
i i
a y x b x x y
185
180
175 Y
170
y
x
150 160 170
X
165
160 140
180
190
200
“回归”一词的由来
• 从图上虽可看出，个子高的父亲确有生出个子 高的儿子的倾向，同样地，个子低的父亲确有 生出个子低的儿子的倾向。得到的具体规律如 下： y a bx u
一元线性回归的最小二乘估计
3. 高斯--马尔柯夫定理（Gauss--Markov Theorem）
对于满足统计假设条件(1)--(4)的线性回归模型 Yt = + Xt + ut , ，普通最小二乘估计量 ( OLS估 计量) 是最佳线性无偏估计量（BLUE）。 或 对于古典线性回归模型（CLR模型）Yt=α+β+Xt ， 普通最小二乘估计量（OLS估计量）是最佳线性无 偏估计量（BLUE）。
最小二乘法就是选择一条直线，使其残差平方和 ，使得 ˆ和 达到最小值的方法。即选择 α
ˆ )2 S et (Yt Y t
2
ˆX ) 2 ˆ (Yt t
达到最小值。
运用微积分知识，使上式达到最小值的必要条件为：
S S 0 ˆ ˆ
两边取期望值，得：
ˆ )2 E (
1 2 2 [ x E ( i ) xi x j E ( i j )] 2 2 i ( xt ) i j
由于 E( t )=
2
2
, t=1,2,…,n
——根据假设（3） ——根据假设（2）
E( i j )=0, i≠j
ˆ
xy 390 0.39,ˆ Y ˆ * X 22 0.39 * 30 10.3 x 1000
Eviews 创建工作文件，输入数据并进行回归：
Create u 1 5
data x y ls y c x
三、 最小二乘法估计量的性质 ˆ 和 ˆ 的均值 1．
2 1 2 2 2 ˆ E ( ) ( x 0) ∴ 2 2 i 2 ( xt ) x t 2 ˆ) 即 Var ( 2 x t
线性回归计算公式
线性回归计算公式
简介
线性回归是机器学习中常用的一种方法，用于建立输入变量 x 和输出变量 y 之
间的线性关系。
该方法通过拟合一个线性函数来预测连续型变量的值。
本文将介绍线性回归的计算公式及其相关概念。
线性回归模型
在线性回归模型中，我们假设因变量 y 与自变量 x 之间存在一个线性关系。
简
单线性回归模型可以表示为：
linear_regression_model
其中，y 是因变量，x 是自变量，β0 是截距，β1 是斜率。
最小二乘法
在线性回归中，我们使用最小二乘法来估计模型参数。
最小二乘法的目标是使
观测数据与模型预测值之间的误差平方和最小化。
误差函数可以表示为：
least_squares
我们需要找到使误差函数最小化的β0 和β1 的值。
计算公式
通过最小二乘法，我们可以得到β0 和β1 的计算公式。
β1 的计算公式
β1 的计算公式如下：
beta_1_formula
其中，n 是观测数据的数量，xi 和 yi 分别是第 i 个观测数据的自变量和因变量。
β0 的计算公式
β0 的计算公式如下：
beta_0_formula
总结
线性回归是一种常用的预测连续型变量的方法，通过拟合一个线性函数来建立自变量和因变量之间的关系。
最小二乘法被广泛应用于线性回归模型的参数估计。
本文介绍了线性回归的计算公式，其中包括β0 和β1 的计算公式。
理解线性回归的计算公式是学习和应用线性回归算法的基础，能够帮助我们更好地理解和分析数据。
线性回归的经验公式与最小二乘法
a,b的方法称为最小二乘法. LSE (Least Square Estimation)
10
n
a, b 的求解： Q(a, b) [ yi (a bxi )]2
i 1
Q
n
a
Q
b
2 2
i 1 n
i 1xi
)] )]xi
0 0
na nxb ny
nxa
(
i
n 1
xi2 )b
n i 1
——
xi yi
称为正规方程组
其中
x
1 n
n i 1
xi
,
y
1 n
n i 1
yi
11
na nxb ny
nxa
n
(
i 1
xi2 )b
n i 1
xi
yi
系数行列式
n D nx
nx
n
n
n
xi2
n(
x
2 i
nx
2
)
n
(xi x)2,
i 1
i 1
i 1 n
i1 n
.
xi2 nx 2
(xi x)2
i 1
i 1
n
n
记 lxx
(xi x)2
x
2 i
nx 2
,
i 1
i 1
n
n
l yy ( yi y)2 yi2 ny2 ,
i 1
i 1
n
n
lxy ( xi x)( yi y) xi yi nxy ,
i 1
i 1
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
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- 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)。
例1 价格与供给量的观察数据见下表：
x (元) 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 y (吨) 15 20 25 30 35 45 60 80 80 110
散点图
120 100
80
60
40 20
0
0
5
10
15
20
图1
由图1可以看出，x 与 y 之间存在一定的相关关系， 且这种关系是线性关系.
7
二、最小二乘法
根据上述假设，对 i 1,2,n,
yi a bxi i
n
如 a, b 的值能使 | i |为最小,则该直线是较理想的选择.
n
i1 n
由于
| i |最小与
2 i
最小一致,故问题成为求
a
,
b
,使
i 1
i 1
n
Q(a, b) [ yi (a bxi )]2
变量之间的关系大致有 两种，一是 函数 关系， 是确定性的，如 s = v t ; 另一种是相关关系，是不 确定的.
在社会经济领域，更多的是相关关系. 如投 入与产出、价格与需求的关系等等.
回归分析方法是处理变量间相互关系的有力 工具.
1
第一节
2
一、散点图与回归直线
将n对观察结果作为直角平面上的点，这样得 到的图形称为散点图.散点图可以帮助我们粗略地 看出 x 与 y 的相关关系的形式.
i 1
则
bˆ lxy , l xx
aˆ y bˆx .
显然回归直线经过散点图
的几何中心 ( x, y) . 11
例2 价格与供给量的观察数据见下表：
x (元) 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 y (吨) 15 20 25 30 35 45 60 80 80 110
求 y 对 x 的回归方程.
aˆ
y bˆx ,
bˆ
i 1 n
i1 n
.
xi2 nx 2
(xi x)2
i 1
i 1
10
aˆ y bˆx ,
n
n
xi yi nxy
(xi x)( yi y)
bˆ
i 1 n
i1 n
.
xi2 nx 2
(xi x)2
解
1 10 x 10 i1 xi 8 ,
y
1 10
10 i 1
yi
50
,
10
10
lxx ( xi x)2 xi2 10x 2 210 ,
i 1
i 1
10
10
l xy ( xi x )2 xi yi 10xy 1350 ,
4
其他可能的相关关系见下图：
y
o
x
y
o
x
y
o
x
y
o
x
5
图 1的10个点虽然不在一直线上，但大致散布于 一条直线周围，我们把其表示为：
y a bx
~ N (0, 2 )
即对每一个x值， y ~ N (a bx, 2 ) , 其中 a, b及 2都是
所以所求回归方程为
yˆ 1.4288 6.4286x .
13
练习：
P240 习题七
14
i 1
n
2 [ yi
i 1
(a (a
bxi bxi
)] )]xi
0 0
na nxb ny
nxa
(
n i 1
xi2 )b
n
——
xi yi
i 1
称为正规方程组
其中
1n x n i1 xi ,
1n y n i1 yi
9
na nxb ny
i 1
i 1
n
n
记 lxx ( xi x)2 xi2 nx 2 ,
i 1
i 1
n
n
l yy ( yi y)2 yi2 ny2 ,i 1Fra biblioteki 1n
n
lxy ( xi x)( yi y) xi yi nxy ,
i 1
nxa
(
i
n 1
xi2 )b
n i 1
xi
yi
系数行列式
n D nx
nx
n
n
n
xi2
n(
x
2 i
nx
2
)
n
(xi x)2,
i 1
i 1
i 1
由于
xi
不全相等，
n
D
0
,
所以方程组有唯一解
n
xi yi nxy
(xi x)( yi y)
i 1
达到最小. 上述原则即称为最小二乘原则，由此估计
a,b的方法称为最小二乘法. LSE (Least Square Estimation)
8
n
a, b 的求解： Q(a, b) [ yi (a bxi )]2
i 1
Q
n
a
Q
b
2 [ yi
不依赖于x 的未知参数. 称上述方程为 y 关于 x 的一 线性回归方程. 通常记为 元
yˆ a bx
由样本对a, b 进行估计,得到aˆ 及 bˆ, 称 a 为回归常数, b为回归系数 .
6
求 a,b 估计值的方法：
(一) 作图法：简单方便，但精度差，局限性大； (二) 参数估计法：
最大似然估计法； 矩估计法； 最小二乘估计法（常用）.
i 1
i 1
12
10
10
lxx ( xi x)2 xi2 10x 2 210 ,
i 1
i 1
10
10
l xy ( xi x )2 xi yi 10xy 1350 ,
i 1
i 1
bˆ lxy 6.4286 , aˆ y bˆx 1.4288 , l xx