线性回归分析
线性回归分析教程ppt
04
线性回归分析的应用
预测与决策
销售预测
通过分析历史销售数据，建立线性回归模型，预测未来销售趋势，为企业的生产和库存管理提供决策 依据。
投资决策
利用线性回归分析评估投资项目的潜在收益和风险，帮助投资者做出明智的决策。
市场细分与定位
市场细分
通过线性回归分析，识别不同消费群体 的特征和需求，将市场细分为不同的子 市场，以便更有针对性地进行营销。
影响预测精度。
数据不平衡
03
在某些情况下，某些类别的样本数量过少，可能导致模型对少
数类别的预测能力不足。
样本选择偏差
过拟合
训练数据集过小或过于特定，导致模型对训练数据过度拟合，而 对新数据预测能力不足。
欠拟合
训练数据集过大或过于复杂，导致模型过于简单，无法捕捉到数 据中的复杂模式。
选择偏差
由于某些原因（如实验设计、数据收集过程等），训练数据可能 存在选择偏差，导致模型预测能力下降。
通过残差分析、决定系数、显著性检 验等统计方法对模型进行检验，评估 模型的拟合效果。
多重共线性问题
多重共线性定义
多重共线性是指线性回归模型中自变量 之间存在高度相关或完全相关的情况。
多重共线性的诊断
通过计算自变量之间的相关系数、条 件指数、方差膨胀因子等方法诊断多
重共线性。
多重共线性的影响
多重共线性会导致模型不稳定、参数 估计不准确、甚至出现完全的多重共 线性。
பைடு நூலகம்
VS
定位策略
基于线性回归分析的结果，确定目标市场 和产品定位，制定有效的市场推广策略。
成本预测与控制
成本预测
通过分析历史成本数据，建立线性回归模型，预测未来的生产成本，为企业制定合理的 价格策略提供依据。
第四章 线性回归分析
（4-1）
, zki 是 k 个对 Y 有显
其中 j ( j 1,2,
, k ) 是回归系数，Y 是被解释变量， z1i , z2i ,
著影响的解释变量 (k 2) ， i 是反映各种误差扰动综合影响的随机项，下标 i 表 示第 i 期观察值 (Yi , z1i , z2i ,
, zki ), i 1,2,
2
,n 。
ˆ ˆZ ˆ Z ˆZ ˆ 假设多元样本回归函数为：Y i 0 1 1i 2 2i 3 3i
ˆ。 差为： i Yi Y i
由于有 n 期的观察值，这一模型实际上包含 n 个方程：
Y2 0 1Z12 Yn 0 1Z1n
另 V 对 b0 ,
bk zki )]2
（4-3）
, bk 的一阶偏导数都等于 0，即下列方程组：
2[Y (b
i
0
b1 z1i b1 z1i b1 z1i
bk zki )]( 1) 0, bk zki )]( z1i ) 0, bk zki )]( zki ) 0
把样本数据分别代入样本回归方程，得到回归方程组为：
ˆ b bz Y 1 0 1 11 ˆ b bz Y n 0 1 1n bk zk 1 ,
（4-4）
（4-5）
bk zkn
写成等价的向量方程，则为：
ˆ ZB Y
这样回归残差向量为：
ˆ Y ZB Y Y
再利用向量，矩阵的运算法则，可以得到残差平方和为：
k Zk ，
, bk 分 别 表 示 模 型 参 数 0 ,
线性回归分析
线性回归分析线性回归是一种用来建立和预测变量间线性关系的统计分析方法。
它可以帮助我们了解变量之间的相互影响和趋势，并将这些关系用一条直线来表示。
线性回归分析常被应用于经济学、社会科学、自然科学和工程等领域。
一、概述线性回归分析是一个广泛使用的统计工具，用于建立变量间的线性关系模型。
该模型假设自变量（独立变量）与因变量（依赖变量）之间存在线性关系，并通过最小化观测值与模型预测值之间的误差来确定模型的参数。
二、基本原理线性回归分析基于最小二乘法，通过最小化观测值与模型预测值之间的残差平方和来确定模型的参数。
具体来说，线性回归模型可以表示为：Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn + ε，其中Y是因变量，X1到Xn是自变量，β0到βn是回归系数，ε是误差项。
回归系数表示自变量对因变量的影响程度。
三、应用步骤进行线性回归分析时，通常需要以下几个步骤：1. 收集数据：获取自变量和因变量的样本数据。
2. 建立模型：根据数据建立线性回归模型。
3. 评估模型的准确性：通过计算残差、决定系数等指标来评估模型的准确性。
4. 进行预测和推断：利用模型对未知数据进行预测和推断。
四、模型评价指标在线性回归分析中，有几个常用的指标用于评价模型的准确性：1. R平方值：R平方值表示因变量的变异性能够被模型解释的比例，数值范围为0到1。
R平方值越接近1，表示模型对数据的拟合程度越好。
2. 残差分析：进行残差分析可以帮助我们判断模型是否符合线性回归的基本假设。
一般来说，残差应该满足正态分布、独立性和等方差性的假设。
五、优缺点线性回归分析有以下几个优点：1. 简单易懂：线性回归模型的建立和解释相对较为简单，无需复杂的数学知识。
2. 实用性强：线性回归模型适用于很多实际问题，可以解决很多预测和推断的需求。
然而，线性回归分析也存在以下几个缺点：1. 假设限制：线性回归模型对于变量间关系的假设比较严格，不适用于非线性关系的建模。
回归分析方法总结全面
回归分析方法总结全面回归分析是一种常用的统计分析方法，用于建立一个或多个自变量与因变量之间的关系模型，并进行预测和解释。
在许多研究领域和实际应用中，回归分析被广泛使用。
下面是对回归分析方法的全面总结。
1.简单线性回归分析：简单线性回归分析是最基本的回归分析方法之一，用于建立一个自变量和一个因变量之间的线性关系模型。
它的方程为Y=a+bX，其中Y是因变量，X是自变量，a是截距，b是斜率。
通过最小二乘法估计参数a和b，可以用于预测因变量的值。
2. 多元线性回归分析：多元线性回归分析是在简单线性回归的基础上扩展的方法，用于建立多个自变量和一个因变量之间的线性关系模型。
它的方程为Y = a + b1X1 + b2X2 + ... + bnXn，其中n是自变量的个数。
通过最小二乘法估计参数a和bi，可以用于预测因变量的值。
3.对数线性回归分析：对数线性回归分析是在简单线性回归或多元线性回归的基础上，将自变量或因变量取对数后建立的模型。
这种方法适用于因变量和自变量之间呈现指数关系的情况。
对数线性回归分析可以通过最小二乘法进行参数估计，并用于预测因变量的对数。
4.多项式回归分析：多项式回归分析是在多元线性回归的基础上，将自变量进行多项式变换后建立的模型。
它可以用于捕捉自变量和因变量之间的非线性关系。
多项式回归分析可以通过最小二乘法估计参数，并进行预测。
5.非线性回归分析：非线性回归分析是一种更一般的回归分析方法，用于建立自变量和因变量之间的非线性关系模型。
这种方法可以适用于任意形式的非线性关系。
非线性回归分析可以通过最小二乘法或其他拟合方法进行参数估计，用于预测因变量的值。
6.逐步回归分析：逐步回归分析是一种变量选择方法，用于确定最重要的自变量对因变量的解释程度。
它可以帮助选择最佳的自变量组合，建立最合适的回归模型。
逐步回归分析可以根据其中一种准则（如逐步回归F检验、最大似然比等）逐步添加或删除自变量，直到最佳模型被找到为止。
线性回归分析
线性回归分析线性回归分析是一种常见的统计分析方法，主要用于探索两个或多个变量之间的线性关系，并预测因变量的值。
在现代运营和管理中，线性回归分析被广泛应用于市场营销、财务分析、生产预测、风险评估等领域。
本文将介绍线性回归分析的基本原理、应用场景、建模流程及常见误区。
一、基本原理线性回归分析基于自变量和因变量之间存在一定的线性关系，即当自变量发生变化时，因变量也会随之发生变化。
例如，销售额与广告投入之间存在一定的线性关系，当广告投入增加时，销售额也会随之增加。
线性回归分析的目标是找到这种线性关系的最佳拟合线，并利用该线性方程来预测因变量的值。
二、应用场景线性回归分析可以应用于许多不同的领域，例如：1.市场营销。
通过分析销售额和广告投入之间的关系，企业可以确定最佳的广告投入量，从而提高销售额。
2.财务分析。
线性回归分析可以用于预测公司的收入、费用和利润等财务指标，并帮助企业制定有效的财务战略。
3.生产预测。
通过分析生产量和生产成本之间的关系，企业可以确定最佳的生产计划，从而提高生产效率。
4.风险评估。
通过分析不同变量之间的关系，企业可以评估各种风险并采取相应的措施，从而减少损失。
三、建模流程线性回归分析的建模流程包括以下步骤：1.确定自变量和因变量。
自变量是用来预测因变量的变量，而因变量是需要预测的变量。
2.收集数据。
收集与自变量和因变量相关的数据，并进行初步的数据处理和清理工作。
3.拟合最佳拟合线。
利用最小二乘法拟合最佳拟合线，并计算相关的统计指标（如拟合优度、标准误等）。
4.判断线性关系的签ificance。
利用t检验或F检验来判断线性关系的签ificance，并进行推断分析。
5.进行预测。
利用已知的自变量的值，通过线性方程来预测因变量的值。
四、常见误区在进行线性回归分析时，有一些常见的误区需要注意：1.线性假设误区。
线性回归分析建立在自变量和因变量之间存在线性关系的基础之上，如果这种关系不是线性的，则建立的回归模型将失效。
统计学中的线性回归分析
统计学中的线性回归分析在统计学中，线性回归分析是一种最常见的应用之一。
线性回归分析是一种用于建立两个或多个变数之间关系的方法。
在这种分析中，一个或多个独立变量被用来预测一个因变量。
线性回归分析被广泛应用于医学、社会科学、自然科学等领域。
什么是线性回归分析？线性回归分析被定义为建立两个或多个变数之间线性关系的方法。
更准确地说，线性回归分析是用来预测连续型变量（因变量）之间关系的方法。
例如，通过线性回归分析可以建立收入和家庭支出之间的关系。
在线性回归中，因变量作为输出变量，而独立变量作为输入变量。
只有一个独立变量和一个因变量的线性回归称为简单线性回归，而有多个独立变量和一个因变量的线性回归称为多元线性回归。
线性回归分析基本原理线性回归分析的基本原理是建立一个数学模型，用以解释因变量的变化。
这个模型被描述为回归方程，它可以被用来求解因变量和独立变量之间的关系。
回归方程显示了一条线性（直线）的趋势，因此被称为线性回归分析。
回归分析有两个关键的部分：截距和回归系数。
回归系数代表着因变量与独立变量之间的关系，截距则是当独立变量取零时因变量的预测值。
线性回归分析的步骤线性回归分析的过程包括以下步骤：1. 定义研究问题：确定要解决的研究问题。
2. 收集数据：收集与研究问题相关的数据。
3. 数据预处理：处理数据，并进行数据清理和预处理以准备数据进行分析。
4. 建立模型：建立具有高度预测能力的回归模型。
5. 模型评估：使用适当的指标，评估模型的性能和准确性。
6. 发现结论：根据模型和数据，得出结论。
线性回归分析的应用线性回归分析可以应用于许多领域中的问题，如社会科学、医学、自然科学和工程学等。
下面将以医学为例来讲解线性回归分析的应用。
在医学研究中，线性回归分析可以用来探索一些生理变量的关系，如心率和血压之间的关系。
研究人员可以收集参与者的心率和血压数据，并使用线性回归分析来确定这些变量之间的相关性。
这些研究可以有助于确定心脏病患者的风险因素，以及对他们进行预防和治疗所需的干预措施。
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
线性回归分析
表：小区超市的年销售额（百万元）与小区常住人口数（万人）统计表
24
10
01-03 回归分析的应用
分析步骤：(一)
11
01-03 回归分析的应用
分析步骤：（二）
反映模型的拟合度
12
01-03 回归分析的应用
分析步骤：（三） • 一元线性回归 y=kx+b
第三组数据的第1个数据（301.665）是回归直线的截距b，第2个数据（ 44.797）也叫回归系数，其实就是回归直线的斜率k。
某一类回归方程的总称回归分析的概念50102?分类1回归分析按照涉及的变量多少分为一一元回归分析多元回归分析2按照自变量和因变量之间的关系类型可分为线性回归分析非线性回归分析回归分析的概念60102?步骤回归分析的概念1
Contents 内 容
01 回归分析的起源 02 回归分析的概念 03 回归分析的应用
22
01-03 回归分析的应用
想一想 做一做：
已 知 2009 — 2015 年 淘 宝 “ 双 11 ” 当天销量统计如图所示，请利用散 点图进行回归分析，模拟淘宝“双 11 ” 的 销 量 变 化 规 律 ， 并 预 测 2016年的销量。
23
01-03 回归分析的应用
两种回归分析工具使用总结： • 利用回归分析工具进行线性回归的优缺点如下： ① 优点：可以进行一元线性回归，也可以进行多元线性回归。 ② 缺点：只能进行线性回归，不能直接进行非线性回归。 • 利用散点图和趋势线进行回归分析的优缺点如下： ① 优点：不仅能进行线性回归，还能进行非线性回归。 ② 缺点：只能进行一元回归，不能进行多元回归。
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3.用参数估计值替代初始值，将方程再次展开，进行线性化，从而又可 一点的导数求得。
以求出一批参数估计值。
4.如此反复，直至参数估计值收敛为止。
04 总结
回归模型的原理及应用
模型表达形式
模型的基本 假定
模型的估计
模型的检验
05 案例
05 案例
05 案例
学生化残差是残差除以它的标准差 后得到的数值，用以直观地判断误 差项服从正态分布这一假定是否成 立 ，若假定成立，学生化残差的 分布也应服从正态分布。学生化残 差由普通残差推导出，在数据诊断 与残差分析 为零、方差为σ2正态分布。 即，μi ∼ N（0，σ2）
Part 03
多元线性回归模 型
03 多元线性回归模型
03 最小二乘法原理
原理：利用样本回归函数估计总体回归函数，是根据一个给定的包含n组X和Y观测数据的样 本，建立样本回归函数，使估计值尽可能接近观测值YiYˆi。最小二乘原理就是根据使样本剩 余的平方和达到最小的准则，确定模型中的参数，建立样本回归函数（回归系数的最小二乘 估计，包括截距系数和斜率系数）。
2.回归模型的分类 （1）按模型中自变量的多少，分为一元回归模型和多元回归模型。 （2）按模型中参数与被解释变量之间是否线性，分为线性回归模型和非线性回归模型。
01 相关方法演示
“分析”
“相关”
“双变量” “偏相关”
“距离”
双变量：用于进行两个/多个变量间的参 数/非参数相关分析，计算两个变量之间 相关性的强弱,如果是多个变量，则给出 两两相关的分析结果。 偏相关：如果需要进行相关分析的两个 变量其取值均受到其他变量的影响，就 可以利用偏相关分析对其他变量进行控 制，输出控制其他变量影响后的相关系 数。 距离：比较特殊的中间过程，调用此过 程可对同一变量内部各观察单位间的数 值或各个不同变量间进行相似性或不相 似性（距离）分析，前者用于检测观测 值的接近程度，后者则常用于考察各变 量的内在联系和结构。
01 回归分析
1. 回归分析是研究某一被解释变量（因变量）与另一个或多个解释变量（自变量）间 的依存关系， 其目的在于根据已知的解释变量值或固定的解释变量值（重复抽样）来估计 和预测被解释变量的总体平均值。
在研究某一社会经济现象的发展变化规律时，所研究的现象或对象称为被解释变量， 它是分析的对象，把引起这一现象变化的因素称为解释变量，它是引起这一现象变化的原因。
回
归
分 析
汇报人：
YOUTH GRADUATION
JAPANESE PURE AND FRESH
——线性回归
目 录CONTENTS
01 相关与回归基 本概念
02 一元线性回归 模型
03 多元线性回归 模型
04 非线性回归模 型
Part 01
相关与回归基本概
念
01 相关与回归基本概念
1.函数关系与相关关系
假定3独立同分布假定.
在给定任意Xi、Xj的条件下 ，μi 、μj不相关。即， Cov(μi, μj)=0。
假定4.等方差假定
对于每一个Xi，μi的条件方 差是一个等于σ2 的常数。即，Var(μi | Xi)=σ2 。
假定2. 正交假定
在给定Xi的条件下，Xi和μi 不相关。即，Cov(μi, Xi)=0 。
非线性回归模型一般可以表示为：
期望函数
1.首先为所有未知参数指定一个初始值，然后将原方程按泰勒级数展开， 在数学中，泰勒级数
并只取一阶各项作为线性函数的逼近，其余项均归入误差。
（英语：Taylor series） 用无限项连加式——级
2.然后采用最小二乘法对模型中的参数进行估计。
数来表示一个函数，这 些相加的项由函数在某
累加值
微分 求解
截距系数和斜率系数
（残差平方和）
03 模型检验
1.拟合优度检验： 拟合优度是指样本回 归直线对观测数据拟 合的优劣程度。
2.t检验(回归系 数估计量的检 验）
t分布表
3.F检验: 检验因变量Y和自变 量Xi的线性关系是否 显著。（谢宇）
(F分布表）
t分布表
F分布表
03 模型适用条件
05 案例
05 案例
05 案例
谢
谢
观 看
YOUTH GRADUATION
JAPANESE PURE AND FRESH
JAPANESE PURE AND FRESH
例如：消费支出Y与可支配收入X之间有一定的关系，在一定范围内，收入增加，在理论上 可以估计出增加的消费支出额。但应看到，可支配收入虽然是影响消费支出的重要因素， 却不是唯一的因素。因此，根据可支配收入并不能精确的求出消费支出，也就不能用精确 的函数关系表达式来表示这两个变量之间的关系。
01 相关关系的类型
01 相关分析
相关是指变量与变量之间关联性的强弱，来描述线性关系的密切程度。 一般所说的相关分析均是指两个连续变量的相关性，但实际上任意测量尺度的两个变 量都可以有相应的指标来描述其相关程度大小，并且也可以对两组甚至多组变量进行相关分 析。如果要用统计指标对变量数量联系的密切程度进行表述，则应当进行相关分析。 相关系数用r表示，是反映两个变量之间关系的量化指标。r值的范围[-1,1]， r>0是 正相关，r<0是负相关。相关系数的绝对值反映相关的强度，r的绝对值越接近1，说明相关 性越好；r的绝对值越接近0，说明相关性越差。
多元线性回归模型的适用条件和简单一元线性回归模型类似，但为了保证参数 估计值的稳定，还需要注意模型的样本量的要求。比如说模型中需要纳入5个自变量， 则样本量应当在100以上（记录数应当在希望分析的自变量数的20倍以上为宜），少 于此数可能会出现检验效能不足的问题。
Part 04
非线性回归模型
03 非线性回归模型
函数关系（确定关系）：一个变量能被其他变量按某一规律唯一确定，对应的关系，y完全 依赖x,各观测点落在一条线上。
例如：当每吨水的价格为P元时，居民应缴纳的水费Y（元）与用水量X（吨）之间的关系 可表示为Y=PX。
相关关系（非确定性关系）：变量之间确实存在着数量关系，但不是严格确定的关系，各 观测点分布在直线周围。
01 回归方法演示
“分析” “回归” 线性、曲线估计、二元 Logistic...
Part 02
一元线性回归模 型
02
02 线性回归模型的基本假定
以一元线性回归模型Yi= β0 + β1Xi + μi为例
假定1.正交假定
在给定Xi的条件下，μi的条 件均值为零。即，E(μi | Xi)=0。