回归分析法(一元线性回归)
回归分析法计算公式
回归分析法计算公式
回归分析法是统计分析中很重要的一个分析方法，它可以有效地帮助我们从一组数据中提取信息，用于建立特定问题的模型。
本文旨在介绍回归分析法的计算公式，并介绍其应用。
一、回归分析法的计算公式
回归分析法的计算公式主要是求解一元线性回归模型的最小二
乘法（Least Squares）估计量。
一元线性回归模型的估计量可以表示为：
Y=bX+a
其中Y是被解释变量，X是解释变量，a和b是需要求解的参数。
其求解最小二乘估计量的计算公式分别是：
a=（∑(x-x)(y-y)）/（∑(x-x)^2）
b=∑(y-y)/∑(x-x)^2
式中x和y分别代表X和Y的均值，∑表示所有数据集上的累加之和。
二、回归分析法的应用
回归分析法的应用十分广泛，由于它能够比较有效地建立模型，因此在多领域都得到了广泛的应用。
例如，经济学家常将回归分析法应用于研究经济变量之间的关系，而市场营销人员则将其用于研究和预测消费者对产品的反应等。
此外，社会科学研究者也经常会用回归分析法来研究社会现象。
三、结论
从上文可以看出，回归分析法是一种用于求解最小二乘估计量的统计分析方法，此外，它也在多领域得到广泛的应用。
因此，为了熟练掌握回归分析法，需要不断练习使用，以扩大其应用领域，发挥其价值。
一元线性回归分析
C=α+βy + µ
其中， µ是随机误差项。 是随机误差项。 其中， 是随机误差项 根据该方程， 的值， 根据该方程，每给定一个收入 y 的值，消 并不是唯一确定的， 费C并不是唯一确定的，而是有许多值， 并不是唯一确定的 而是有许多值， 他们的概率分布与µ的概率分布相同 的概率分布相同。 他们的概率分布与 的概率分布相同。 线性回归模型的特征： 线性回归模型的特征： 有随机误差项！ 有随机误差项！
21
说
明
一、严格地说，只有通过了线性关系的检验，才 严格地说，只有通过了线性关系的检验， 能进行回归参数显著性的检验。 能进行回归参数显著性的检验。 有些教科书在介绍回归参数的检验时没有考虑线 性关系的检验，这是不正确的。 性关系的检验，这是不正确的。因为当变量之间 的关系没有通过线性检验时， 的关系没有通过线性检验时，进行回归参数显著 性的检验是没有意义的。 性的检验是没有意义的。 在一元线性回归分析中， 二、在一元线性回归分析中，即只有一个解释变 量时，这两种检验是统一的。 量时，这两种检验是统一的。但在多元回归分析 这两种检验的意义是不同的。 中，这两种检验的意义是不同的。 为了说明该问题， 为了说明该问题，我们在本章中依然把两种检验 分开论述。 分开论述。
13
为了达到上述目的， 为了达到上述目的，我们直观上会采 用以下准则： 用以下准则： 选择这样的SRF，使得： 选择这样的 ，使得：
残差和∑ ε i = ∑ ( yi − yi )尽可能小！ ˆ
但这个直观上的准则是否是一个很好 的准则呢？我们通过以下图示说明： 的准则呢？我们通过以下图示说明：
14
12
ˆx i + ε i yi = α + β ˆ ˆ 即：y i = y i + ε i ˆ ∴ ε i = yi − yi
回归分析法
1
§5－1 一元线性回归
一、什么叫回归分析
（一）两种不同类型的变量关系、函数与相关
简单的说，回归分析就是一种处理变量与变量之间关系的 数学方法。 例：自由落体运动中，物体下落的距离S与所需时间t之间，有 如下关系
S
1 2 gt 2
(0 t T )
2
变量S的值随t而定，这就是说，如果t给了固定值， 那么S的值就完全确定了 这种关系就是所谓的函数关系或确定性关系
（二）相关系数检验法
由U ( yi y ) U [(a bxi ) (a b x )]2
2 i=1 N i=1 N ^ _ N _
b ( xi x) 2
2 i=1
_
代入 Lyy [( yi yi ) ( yi y )]2整理后可得
i=1
23
相关系数临界值表 n-2 0.05
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.01
1.000 0.990 0.959 0.917 0.874 0.834 0.798 0.765 0.735 0.708
n-2 0.05
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.01
0.684 0.661 0.641 0.623 0.606 0.590 0.575 0.561 0.549 0.537
6
设y* a bx是平面上的一条任意直线，(xi , yi )(i 1,2, ..., N )是变量x，y的一组观测数据。 那么，对于每一个xi，在直线y* a bx上确可以确定一 个yi a bxi的值，yi 与xi处实际观测值yi的差： yi yi yi (a bx) 就刻画了yi与直线偏离度
一元线性回归分析
回归分析（一元）一、实验目的掌握回归分析的步骤及操作。
二、相关理论知识1.回归分析的步骤： 首先，进行相关分析。
具体应先从定性角度分析变量之间有无相关关系；若存在相关关系，在借助散点图，相关系数等方式，进一步确定相关关系的类型及相关程度，为建立回归模型提供依据。
接下来，以相关分析为基础，进行回归分析。
2.流程框架3.一元线性回归模型的基本形式为：i i i X Y μββ++=10 n i ,,2,1 =4.参数估计方法：最小二乘法最小二乘法通过使残差项的平方和最小来估计参数0β和1β。
即∑2i e 最小。
求出0β、1β的估计值为：21)())((i i i i i i X X Y Y X X -∑--∑=∧β,i i X Y 10∧∧-=ββ三、实验内容及要求1、实验内容：（1）散点图、相关系数； （2）参数估计及结果解读； 2、实验要求：掌握相关分析及回归分析的操作及结果解读四、操作指导（一）相关分析 1.散点图绘制利用我国1978年——2001年国内生产总值和最终消费支出的数据。
经济学的理论可以证明，国内生产总值和最终消费支出之间存在关联。
在此基础上，绘制散点图。
第一步，同时选中x ，y 两个序列，点击右键，选择open 级联菜单as group 。
（注意：在选中两个序列时，先选择哪个，打开组后哪个就在前面，作图时默认它就是横轴的变量）第二步，在group窗口，点击view下拉菜单，选择graph——scatter，点确定。
见图1图1表明两者具有很强的线性相关关系。
2.简单相关系数的计算在group窗口选择view下拉菜单中的covariance analysis，将correlation选中，同时将covariance复选框中的√去掉。
然后确定，即可得x和y的简单相关系数矩阵，见图2：图2结果显示x和y之间的简单相关系数为0.999373，两者之间存在高度正线性相关关系。
可建立一元线性回归模型。
一元回归分析
一元回归分析
一元回归分析是统计学中一个重要的研究方法，是探讨一个或多个特征对一个变量的影响程度的有效工具。
即对一个变量（称为因变量）的变化，由另一变量（称为自变量）决定的这种关系强度的大小，分析方法就是一元回归分析。
回归的最基本形式是一元线性回归，也就是说，自变量和因变量之间的关系是一条直线。
一元回归分析中的最重要的因素是多元线性回归模型，也被称为最小二乘法。
其核心思想是寻找一条能够最好地拟合给定数据的直线，以评估每一条直线的拟合错误率为目标函数，通过最小二乘法求解最优化模型，来获得其参数估计值。
最后，一元回归分析也有诊断检验来测试模型的有效性。
诊断检验包括残差检验、正态性检验、相关性检验和自相关性检验等，这些检验可以帮助检查模型是否满足预先设定的假设，因此可以确定模型的可靠性。
从上面可以看出，一元回归分析是一种重要的统计学研究方法，它不仅可以用来研究一个或多个特征对因变量的影响程度，而且还可以通过诊断检验来测试模型的有效性。
因此，它应用广泛，可以为不同领域的研究者提供有价值的结果，如社会、医学、经济和心理等。
实际的应用中，除了研究因变量的影响，还可以使用回归分析来预测未来的值，同时可以采用回归模型来识别与所研究的变量关联的模式和关系。
此外，一般会使用协方差分析识别两个变量之间的关系，这可以使用线性回归模型来完成，即计算变量之间的协方差和相关系
数来评估两个变量之间的强弱程度。
总之，一元回归分析是一种有效的统计分析工具，其主要用途是研究一个或多个特征对一个变量的影响程度，进而识别出两个变量之间的关系，并利用诊断检验来测试模型的有效性，它的应用非常广泛，可用于社会、医学、经济和心理等许多领域。
线性回归分析
2
效果是好的, 在 水平下, 已解释方差(Y的变化中已经解 释的部分)明显大于未解释方差(Y的变化中尚未解释的部 分).
8. F与 R2的关系
F 统计量与R2的统计量的关系, 可以从下式的推演中看到:
F
ˆ y / y e / y
2
2
2 2
n k n k R2 k 1 k 1 1 R2
Y 1 2 X u
ˆ ˆ 其中 1 , 2 为1， 2 的估计值, 则 Y 的计算值Ŷ, 可以
用下式表达:
ˆ ˆ ˆ Y 1 2 X
ˆ ˆ 所要求出待估参数 1 , 2, 要使 Y 与其计算值Ŷ之间 的“误差平方和”最小. 即： 使得
ˆ ˆ ˆ Q (Y Y ) e i2 (Yi 1 2 X i ) 2
2. 普通最小二乘法估计式
在模型中, 代入样本观测值之后, 可得
Y1 1 X 12 X 1k u1 1 2 k Y 1 X X u n n2 nk n
有可能不成立, 以后讨论不成立时如何处理). (5) ui 服从 N(0, 2u )分布; (6) E(Xiuj)=0, 对Xi 的性质有两种解释: a. Xi 视为随机变量, 但与uj无关, 所以(6)成立. b. Xi 视为确定型变量, 所以(6)也成立.
3. 普通最小二乘法 (OLS)
设线性回归模型
2. 高斯基本假设
对于线性回归模型
Yi 1 2 X i ui i =1,2, …,n, n为样本容量.
高斯基本假设如下: (1) ui 为随机变量 ( 本假设成立, 因为我们研究就是不 确定关系). (2) E(ui) =0, 随机干扰项的期望值等于零(本假设成立, 如果其均值不是零, 可以把它并入到 1 中). (3) Var(ui) =2u , 随机干扰项的方差等于常数(本假设 有可能不成立, 以后讨论不成立时如何处理). (4) E(uiuj)=0 (ij) 随机干扰项协方差等于零(本假设
一元线性回归分析
一元线性回归分析摘要：一元线性回归分析是一种常用的预测和建模技术，广泛应用于各个领域，如经济学、统计学、金融学等。
本文将详细介绍一元线性回归分析的基本概念、模型建立、参数估计和模型检验等方面内容，并通过一个具体的案例来说明如何应用一元线性回归分析进行数据分析和预测。
1. 引言1.1 背景一元线性回归分析是通过建立一个线性模型，来描述自变量和因变量之间的关系。
通过分析模型的拟合程度和参数估计值，我们可以了解自变量对因变量的影响，并进行预测和决策。
1.2 目的本文的目的是介绍一元线性回归分析的基本原理、建模过程和应用方法，帮助读者了解和应用这一常用的数据分析技术。
2. 一元线性回归模型2.1 模型表达式一元线性回归模型的基本形式为：Y = β0 + β1X + ε其中，Y是因变量，X是自变量，β0和β1是回归系数，ε是误差项。
2.2 模型假设一元线性回归模型的基本假设包括：- 线性关系假设：自变量X与因变量Y之间存在线性关系。
- 独立性假设：每个观测值之间相互独立。
- 正态性假设：误差项ε服从正态分布。
- 同方差性假设：每个自变量取值下的误差项具有相同的方差。
3. 一元线性回归分析步骤3.1 数据收集和整理在进行一元线性回归分析之前，需要收集相关的自变量和因变量数据，并对数据进行整理和清洗，以保证数据的准确性和可用性。
3.2 模型建立通过将数据代入一元线性回归模型的表达式，可以得到回归方程的具体形式。
根据实际需求和数据特点，选择适当的变量和函数形式，建立最优的回归模型。
3.3 参数估计利用最小二乘法或最大似然法等统计方法，估计回归模型中的参数。
通过最小化观测值与回归模型预测值之间的差异，找到最优的参数估计值。
3.4 模型检验通过对回归模型的拟合程度进行检验，评估模型的准确性和可靠性。
常用的检验方法包括：残差分析、显著性检验、回归系数的显著性检验等。
4. 一元线性回归分析实例为了更好地理解一元线性回归分析的应用，我们以房价和房屋面积之间的关系为例进行分析。
一元线性回归分析PPT课件
拟合程度评价
拟合程度是指样本观测值聚集在样本回归线周围的紧
密程度. ( Y t Y ) ( Y ˆ t Y ) ( Y t Y ˆ t)
n
n
n
(Y t Y )2 (Y ˆt Y )2 (Y t Y ˆ)2
t 1
t 1
t 1
n
(Yt Y)2 :总离差平方和，记为SST;
t1
n
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例
食品序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
求和
脂肪Xt 4 6 6 8 19 11 12 12 26 21 11 16 14 9 9 5
热量Yt 110 120 120 164 430 192 175 236 429 318 249 281 160 147 210 120
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回归分析的分类
一个自变量
一元回归
回归分析
两个及以上自变量
多元回归
线性 回归
非线性 回归
线性 回归
非线性 回归
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一元线性回归模型
(一)总体回归函数
Yt＝0＋1Xt＋ut
ut是随机误差项，又称随机干扰项，它是一个特殊的 随机变量，反映未列入方程式的其他各种因素对Y的 影响。
(ˆ1t(n2)Sˆ1)
2
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回归分析的Excel实现
“工具”->“数据分析”->“回归”
第16页/共40页
ˆ 0
S ˆ 0
ˆ 1
S ˆ 1
(ˆ0t(n2)Sˆ0)
2
(ˆ1t(n2)Sˆ1)
2
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回归分析法摘要：略。
关键词：回归分析、回归模型、相关性检验、置信区间。
回归分析的起源：回归分析起源.doc回归分析定义：利用数据统计原理，对大量统计数据进行数学处理，并确定因变量与某些自变量的相关关系，建立一个相关性较好的回归方程（函数表达式），并加以外推，用于预测今后的因变量的变化的分析方法。
分类：1.根据因变量和自变量的个数来分类：一元回归分析；多元回归分析；2. 根据因变量和自变量的函数表达式来分类：线性回归分析；非线性回归分析；几点说明：1.通常情况下，线性回归分析是回归分析法中最基本的方法，当遇到非线性回归分析时，可以借助数学手段将其化为线性回归；因此，主要研究线性回归问题，一点线性回归问题得到解决，非线性回归也就迎刃而解了，例如，取对数使得乘法变成加法等；当然，有些非线性回归也可以直接进行，如多项式回归等；2.在社会经济现象中，很难确定因变量和自变量之间的关系，它们大多是随机性的，只有通过大量统计观察才能找出其中的规律。
随机分析是利用统计学原理来描述随机变量相关关系的一种方法；3.由回归分析法的定义知道，回归分析可以简单的理解为信息分析与预测。
信息即统计数据，分析即对信息进行数学处理，预测就是加以外推，也就是适当扩大已有自变量取值范围，并承认该回归方程在该扩大的定义域内成立，然后就可以在该定义域上取值进行“未来预测”。
当然，还可以对回归方程进行有效控制；4.相关关系可以分为确定关系和不确定关系。
但是不论是确定关系或者不确定关系，只要有相关关系，都可以选择一适当的数学关系式，用以说明一个或几个变量变动时，另一变量或几个变量平均变动的情况。
回归分析主要解决的问题： 回归分析主要解决方面的问题；1. 确定变量之间是否存在相关关系，若存在，则找出数学表达式；2. 根据一个或几个变量的值，预测或控制另一个或几个变量的值，且要估计这种控制或预测可以达到何种精确度。
回归模型：回归分析步骤：1. 根据自变量与因变量的现有数据以及关系，初步设定回归方程；2. 求出合理的回归系数；3. 进行相关性检验，确定相关系数；4. 在符合相关性要求后，即可根据已得的回归方程与具体条件相结合，来确定事物的未来状况，并计算预测值的置信区间； 回归分析的有效性和注意事项：有效性：用回归分析法进行预测首先要对各个自变量做出预测。
若各个自变量可以由人工控制或易于预测，而且回归方程也较为符合实际，则应用回归预测是有效的，否则就很难应用；注意事项：为使回归方程较能符合实际，首先应尽可能定性判断自变量的可能种类和个数，并在观察事物发展规律的基础上定性判断回归方程的可能类型；其次，力求掌握较充分的高质量统计数据，再运用统计方法，利用数学工具和相关软件正相关负相关线性相关非线性相关正相关负相关完全相关不相关相关关系线性回归非线性回归一元回归线性回归非线性回归多元回归回归模型从定量方面计算或改进定性判断。
回归分析中的几个常用概念：实际值：实际观测到的研究对象特征数据值；理论值：根据实际值我们可以得到一条倾向线，用数学方法拟合这条曲线，可以得到数学模型，根据这个数学模型计算出来的、与实际值相对应的值，称为理论值；预测值：实际上也是根据数学模型计算出来的理论值，但它是与未来对应的理论值。
表示符号：实际值，用i y 表示；理论值，用ˆi y表示；预测值，用0y 表示。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Unary Linear Regression++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++一元线性回归，就是只涉及一个自变量的回归；自变量和因变量之间的关系是线性关系的回归；因变量与自变量之间的关系用一条线性方程来表示的回归。
方法步骤： 1. 确定回归模型：由于我们研究的是一元线性回归，因此其回归模型可表示为：01y x ββε=++； 其中，y 是因变量；x 是自变量；ε是误差项；0β和1β称为模型参数（回归系数）。
2. 求出回归系数：这里的回归系数的求解，就要用一定的方法，使得该系数应用于该方程是“合理的”。
最常用的一种方法就是最小二乘估计法。
最小二乘法是测量工作和科学实验中最常用的一种数据处理方法，其基本原理是，根据实验观测得到的自变量x 和因变量y 之间的一组对应关系，找出一个给定类型的函数()y f x =，使得它所取的值12(),(),f x f x ……,()n f x 与观测值 12,,y y …,n y 在某种尺度下最接近，即在各点处的偏差的平方和达到最小，即220111ˆˆˆ()()nnii ii i i yyyx ββ==-=--=∑∑最小。
这种方法求的的0ˆβ和1ˆβ将使得拟合直线01ˆˆy x ββ=+中的y 和x 之间的关系与实际数据的误差比其他任何直线都小。
根据最小二乘法的要求，可以推导.doc 得到最小二乘法的计算公式：1111221101ˆˆˆnn n i i i i i i i n n i i i i n x y x y n x x y xβββ=====⎧⎛⎫⎛⎫-⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪=⎪⎨⎛⎫- ⎪⎪⎝⎭⎪=-⎪⎩∑∑∑∑∑ 其中，1111,nniii i x x y y n n ====∑∑；相关性检验：对于若干组具体数据(,)i i x y 都可算出回归系数01ˆˆ,ββ，从而得到回归方程。
至于y 与x 之间是否真有如回归模型所描述的关系，或者说用所得的回归模型去拟合实际数据是否有足够好的近似，并没有得到判明。
因此，必须对回归模型描述实际数据的近似程度，也即对所得的回归模型的可信程度进行检验，称为相关性检验。
相关系数是衡量一组测量数据,i i x y 线性相关程度的参量，其定义为：))((2222y y x x y x xy r ---=,或者22221111[][]i i i innnni i i i i i i i n x y x y r n x x n y y ====-=--∑∑∑∑∑∑∑r 值在0<|r |≤1中。
|r |越接近于1，,x y 之间线性好；r 为正，直线斜率为正，称为正相关；r 为负，直线斜率为负，称为负相关。
|r |接近于0，则测量数据点分散或,i i x y 之间为非线性。
不论测量数据好坏都能求出01ˆˆββ和，所以我们必须有一种判断测量数据好坏的方法，用来判断什么样的测量数据不宜拟合，判断的方法是|r |<0r 时，测量数据是非线性的．0r 称为相关系数的起码值，与测量次数n 有关，如下表:相关系数起码值0rn0rn0rnr3 1.000 9 0.798 15 0.6414 0.990 10 0.765 16 0.623 5 0.959 11 0.735 17 0.606 6 0.917 12 0.708 18 0.590 7 0.874 13 0.684 19 0.575 8 0.834 14 0.661 20 0.561在进行一元线性回归之前应先求出r 值，再与0r 比较，若|r |> 0r ，则x y 和具有线性关系，可求回归直线；否则反之。
置信区间的确定：当确定相关性后，就可以对置信区间.doc 进行确定，就可以结合实际情况，确定事物未来的状况了。
回归分析的最主要的应用就在于“预测”，而预测是不是准确的，就得有一个衡量的工具。
它就是置信区间。
或者从另外一方面来说，回归方程是由数理统计得出的，它反映的是实际数据的统计规律，所以，根据回归方程所得的预测值0y 只是对应于0x 的单点预测估计值，预测值应该有一个置信区间。
这样来看，计算置信区间就是很有必要的。
置信区间：221ˆ()2nii i yyS n =-=-∑，其中2S 是2σ的无偏估计量.doc ，2S 称为剩余方差，S 称为剩余标准差。
[注：该表达式的自由度为2n -是因为有2个限制变量i i x y 和]故对于给定的0x ，y 值的概率为0.95的置信区间是：00( 1.96, 1.96)y S y S -+。
点击参看置信区间的确定.doc 内容。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Example++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++实验数据如下表： 城镇居民家庭人均可支配收入 城市人均住宅面积城镇居民家庭人均可支配收入 城市人均住宅面积343.4 6.7 4838.9 17.0 477.6 7.2 5160.3 17.8 739.1 10.0 5425.1 18.7 1373.9 13.5 5854.0 19.4 1510.2 13.7 6280.0 20.3 1700.6 14.2 6859.6 20.8 2026.6 14.8 7702.8 22.8 2577.4 15.2 8472.2 23.7 3496.2 15.7 9421.6 25.0 4283.0 16.310493.026.1步骤一：先画出散点图，进行观察： 程序如下： >> clf>> x=[343.4 477.6 739.1 1373.9 1510.2 1700.6 2026.6 2577.4 3496.2 4283.0 4838.9 5160.3 5425.1 5854.0 6280.0 6859.6 7702.8 8472.2 9421.6 0493.0];y=[6.7 7.2 10.0 13.5 13.7 14.2 14.8 15.2 15.7 16.3 17.0 17.8 18.7 19.4 20.3 20.8 22.8 23.7 25.0 26.1]; plot(x,y ,'x')>> xlabel('城镇居民家庭人均可支配收入') ylabel('城市人均住宅面积') 在MATALB 中的运行结果：可以看到，除了个别点除外，基本上所有的点都分布在一条直线的附近。
而且自变量只有一个，因此可以假设其回归模型为：01y x ββε=++；步骤二：求出回归系数，过程根据最小而乘法的公式计算；计算公式为：1111221101ˆˆˆnn n i i i i i i i n n i i i i n x y x y n x x y xβββ=====⎧⎛⎫⎛⎫-⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪=⎪⎨⎛⎫- ⎪⎪⎝⎭⎪=-⎪⎩∑∑∑∑∑其中，1111,nniii i x x y y n n ====∑∑；编程：>> [n1,n2]=size(x); lxx=0; lxy=0 for k=1:n2lxx=lxx+(x(k)-mean(x))^2lxy=lxy+(x(k)-mean(x))*(y(k)-mean(y)) end b=lxy/lxxa=mean(y)-b*mean(x) 在MATLAB 中的运行结果：求得1ˆβ=0.0017 0ˆβ =9.4866, 故：y =9.4866+0.0017x 为所求。