一元线性回归案例

一元线性回归案例
一元线性回归案例

8.5一元线性回归案例

一、教学内容与教学对象分析

学生将在必修课程学习统计的基础上,通过对典型案例的讨论,了解和使用一些常用的统计方法,进一步体会运用统计方法解决实际问题的基本思想,认识统计方法在决策中的作用。

二、学习目标

1、知识与技能

通过本节的学习,了解回归分析的基本思想,会对两个变量进行回归分析,明确建立回归模型的基本步骤,并对具体问题进行回归分析,解决实际应用问题。

2、过程与方法 本节的学习,应该让学生通过实际问题去理解回归分析的必要性,明确回归分析的基本思想,从散点图中点的分布上我们发现直接求回归直线方程存在明显的不足,从中引导学生去发现解决问题的新思路—进行回归分析,进而介绍残差分析的方法和利用R 的平方来表示解释变量对于预报变量变化的贡献率,从中选择较为合理的回归方程,最后是建立回归模型基本步骤。

3、情感、态度与价值观 通过本节课的学习,首先让显示了解回归分析的必要性和回归分析的基本思想,明确回归分析的基本方法和基本步骤,培养我们利用整体的观点和互相联系的观点,来分析问题,进一步加强数学的应用意识,培养学生学好数学、用好数学的信心。加强与现实生活的联系,以科学的态度评价两个变量的相关系。教学中适当地增加学生合作与交流的机会,多从实际生活中找出例子,使学生在学习的同时。体会与他人合作的重要性,理解处理问题的方法与结论的联系,形成实事求是的严谨的治学态度和锲而不舍的求学精神。培养学生运用所学知识,解决实际问题的能力。 三、教学重点、难点

教学重点:熟练掌握回归分析的步骤;各相关指数、建立回归模型的步骤;通过探究使学生体会有些非线性模型通过变换可以转化为线性回归模型,了解在解决实际问题的过程中寻找更好的模型的方法。

教学难点:求回归系数 a , b ;相关指数的计算、残差分析;了解常用函数的图象特点,选择不同的模型建模,并通过比较相关指数对不同的模型进行比较。 四、教学策略:

教学方法:诱思探究教学法

学习方法:自主探究、观察发现、合作交流、归纳总结。 教学手段:多媒体辅助教学 五、教学过程: (一)、复习引入:回归分析是对具有相关关系的两个变量进行统计分析的一种常用方法。 (二)、新课:

探究:对于一组具有线性相关关系的数据:

(11,x y ) , (22,x y ) ,…, (,n n x y ),

我们知道其回归方程的截距和斜率的最小二乘估计公式分别为:

a y

b x =- (1)

1

2

1

()(

)

()

n

i

i

i n

i

i x x y y b

x x ==--=-∑∑ (2)

其中11

11,n n

i i i i x x y y n n ====∑∑,(,x y )成为样本点的中心.

注:回归直线过样本中心.

你能推导出这两个计算公式吗?

从我们已经学过的知识知道,截距 a

和斜率b 分别是使 21

(,)()

n

i i i Q y bx a αβ==

--∑

取到最小值时,αβ的值. 由于 21

(,)[()()]

n

i i i Q y x y x y x αββββα==

---+--∑

221{[()]2[()][()][()]}n

i i i i i y x y x y x y x y x y x βββββαβα==---+---?--+--∑

2

21

1

[()]2[()]()[()]n

n

i i i i i i y x y x y x y x y x n y x βββββαβα===---+---?--+--∑∑

注意到

1

[()]()n

i

i

i y x y x y x βββα=-----∑

1

()[()]n

i i i y x y x y x βαββ==-----∑

1

1

()[()]n n

i i i i y x y x n y x βαββ===-----∑∑

()[()]0y x ny n x n y x βαββ=-----=.

221(,)[()]()n

i i i Q y x y x n y x αββββα==---+--∑

2

2

221

1

1

()

2()()()()n

n n

i

i i i i i i x x x x y y y y n y x β

ββα====----+-+--∑∑∑

2

2

2

2

2

1

1

2

2

1

1

1

1

()()

[()()]()()[]()()

()

n

n

i

i

i i n

n

i i i i n

n

i i i

i

i i x x y y x x y y n y x x x y y x x x x βαβ======----=--+--

--

+---∑∑∑∑∑∑ 在上式中,后两项和,αβ无关,而前两项为非负数,因此要使Q 取得最小值,当且仅当前两项的值均为0,即有

1

22

1

n

i

i

i n

i

i x y nx y

y x x

nx βαβ==?-?=

=--∑∑,.

这正是我们所要推导的公式.

下面我们从另一个角度来推导的公式. 人教A 版选修2-2P37习题1.4A 组第4题:

用测量工具测量某物体的长度,由于工具的精度以及测量技术的原因,测得n 个数据

12,,,n a a a .

证明:用这个数据的平均值1

1n

i i x a n ==∑

表示这个物体的长度,能使这n 个数据的方差

21

1()()n

i i f x x a n ==-∑

最小.

思考:这个结果说明了什么?通过这个问题,你能说明最小二乘法的基本原理吗?

证明:由于2

11()()n i i f x x a n ==-∑,所以

'

1

2()()n

i i f x x a n ==-∑,

令'

()0f x =, 得1

1n

i i x a n ==∑。

可以得到, 1

1n

i i x a n ==∑是函数()f x 的极小值点,也是最小值点.

这个结果说明,用n 个数据的平均值1

1n

i i a n =∑表示这个物体的长度是合理的,这就是最

小二乘法的基本原理.

由最小二乘法的基本原理即得

定理 设x R ∈,12n

x x x x n

+++=

,则

2222222121211

[()()()][()()()]n n x x x x x x x x x x x x s n n

-+-++-≥-+-++-= (*) 当且仅当12n

x x x x x n

+++== 时取等号.

(*)式说明, 12n

x x x x n

+++= 是任何一个实数x 与12,,,n x x x 的差的平方的平均

数中最小的数.从而说明了方差具有最小性,也即定义标准差的合理性.

下面借助(*)式求2222211)()()(a bx y a bx y a bx y Q n n --++--+--= 的最小值.

1122()()()

n n y bx y bx y bx n

-+-++-

1212n n y y y x x x b y b x n n

++++++=-?=-? ,

由(*)式知,

2221122[()][()][()]n n Q a y bx a y bx a y bx =--+--++--

2221122[()()][()()][()()]n n y b x y bx y b x y bx y b x y bx ≥-?--+-?--++-?-- 2221122[()()][()()][()()]n n x x b y y x x b y y x x b y y =---+---++---

2

2

21

1

1

()2()()()n n n

i i i i i i i x x b x x y y b y y ====----+-∑∑∑

2

2221

1

2

2

1

1

11()()

[()()]()[]()()

()

n

n

i

i

i i n

n

i i i i n

n

i i i

i

i i x x y y x x y y x x b y y x x x x ======----=--

+--

--∑∑∑∑∑∑

2

2221

1

2

2

1

1

11

()()[()()]()[]()()

()

n

n i

i

i i n

n

i i i i n

n

i i i

i

i i x x y y x x y y x x b y y x x x x ======----=--

+--

--∑∑∑∑∑∑

2

21

2

11

[()()]()()

n

i i n

i i n

i i

i x x y y y y x x ===--≥--

-∑∑∑

2

2

2

1

1

12

1

()()

[()()]()

n

n

n

i

i

i i i i i n

i

i x x y y x x y y x x ====-----=

-∑∑∑∑

当且仅当a y b x =-?,且1

1

2

2

2

1

1

()()()

n

n

i

i

i i

i i n

n

i

i

i i x x y y x y nx y

b x x x

nx

====---=

=

--∑∑∑∑时, Q 达到最小值

2

2

2

1

1

12

1

()()

[()()]()

n n

n

i

i

i i i i i n i

i x x y y x x y y x x ====------∑∑∑∑.

由此得到,?

?

???

??

-=-?-?=

---=∑∑∑∑====.

x b y a x n x y

x n y x

x x y y x x b n

i i n

i i i

n i i n

i i i 2

1

21

1

2

1)())((其中b 是回归直线的斜率,a

是截距.

借助||||||||||||a b a b a b -≤+≤+

和配方法,我们给出了人教A 版必修3的第二章统计第三节变量间的相关关系中回归直线方程y bx a =+的一个合理的解释.

1、回归分析的基本步骤:

(1) 画出两个变量的散点图. (2) 求回归直线方程.

(3) 用回归直线方程进行预报.

下面我们通过案例,进一步学习回归分析的基本思想及其应用. 2、举例:

例1

求根据女大学生的身高预报体重的回归方程,并预报一名身高为 172 cm 的女大学生的体重.

解:由于问题中要求根据身高预报体重,因此选取身高为自变量 x ,体重为因变量 y . 作散点图(图3 . 1 一 1)

从图3. 1一1 中可以看出,样本点呈条状分布,身高和体重有比较好的线性相关关系,因此可以用线性回归方程来近似刻画它们之间的关系.

根据探究中的公式(1)和(2 ) ,可以得到??0.849,85.712b

a ==-. 于是得到回归方程

084985.712y x =-.

因此,对于身高172 cm 的女大学生,由回归方程可以预报其体重为

084917285.71260.316y =?-= ( kg ) .

?0.849b

=是斜率的估计值,说明身高 x 每增加1个单位时,体重y 就增加0.849 位,这表明体重与身高具有正的线性相关关系.如何描述它们之间线性相关关系的强弱?

在必修 3 中,我们介绍了用相关系数;来衡量两个变量之间线性相关关系的方法.本相关系数的具体计算公式为

()(

)

n

i

i

x x y y r --=

当r>0时,表明两个变量正相关;当r<0时,表明两个变量负相关.r 的绝对值越接近

1,表明两个变量的线性相关性越强;r 的绝对值接近于0时,表明两个变量之间几乎不存在线性相关关系.通常,当r 的绝对值大于0. 75 时认为两个变量有很强的线性相关关系.

在本例中,可以计算出r =0. 798.这表明体重与身高有很强的线性相关关系,从而也表明我们建立的回归模型是有意义的.

显然,身高172cm 的女大学生的体重不一定是60. 316 kg ,但一般可以认为她的体重接近于60 . 316 kg .图3 . 1 一 2 中的样本点和回归直线的相互位置说明了这一点.

由于所有的样本点不共线,而只是散布在某一条直线的附近,所以身高和体重的关系可用下面的线性回归模型来表示:

y bx a e =++, ( 3 )

这里 a 和 b 为模型的未知参数,e 是 y 与 y bx a =+之间的误差.通常e 为随机变量,称为随机误差,它的均值 E (e )=0,方差D (e )=2

()D e σ=>0 .这样线性回归模型的完整表达式为:

2

,

()0,().

y bx a e E e D e σ=++??==? (4) 在线性回归模型(4)中,随机误差e 的方差护越小,通过回归直线

y bx a =+ (5)

预报真实值y 的精度越高.随机误差是引起预报值 y 与真实值 y 之间的误差的原因之一,大小取决于随机误差的方差.

另一方面,由于公式(1)和(2)中 a

和b 为截距和斜率的估计值,它们与真实值a 和b 之间也存在误差,这种误差是引起预报值 y 与真实值y 之间误差的另一个原因.

思考:产生随机误差项e 的原因是什么?

一个人的体重值除了受身高的影响外,还受许多其他因素的影响.例如饮食习惯、是否喜欢运动、度量误差等.事实上,我们无法知道身高和体重之间的确切关系是什么,这里只是利用线性回归方程来近似这种关系.这种近似以及上面提到的影响因素都是产生随机误差 e 的原因.

因为随机误差是随机变量,所以可以通过这个随机变量的数字特征来刻画它的一些总体特征.均值是反映随机变量取值平均水平的数字特征,方差是反映随机变量集中于均值程度的数字特征,而随机误差的均值为0,因此可以用方差2

σ来衡量随机误差的大小. 为了衡量预报的精度,需要估计护的值.一个自然的想法是通过样本方差来估计总体方差.如何得到随机变量e 的样本呢?由于模型(3)或(4)中的e 隐含在预报变量 y 中,我们无法精确地把它从 y 中分离出来,因此也就无法得到随机变量e 的样本.

解决问题的途径是通过样本的估计值来估计2

σ.根据截距和斜率的估计公式(1)和(2 ) , 可以建立回归方程

y bx a =+,

因此y 是(5)中 y 的估计量.由于随机误差 e y y =-,所以e

y y =- 是e 的估计量.对于样本点(11,x y ) , (22,x y ) ,…, (,n n x y ) 而言,相应于它们的随机误差为

,1,2,,i i i i i e y y y bx a i n =-=--= ,

其估计值为

,1,2,,i i i i i

e y y y bx a i n =-=--= , i

e 称为相应于点(,)i i x y 的残差(residual ).类比样本方差估计总体方差的思想,可以用

22111(,)(2)22

n i i e Q a b n n n σ===>--∑ 作为2

σ的估计量, 其中 a

和b 由公式(1) (2)给出,Q ( a ,b )称为残差平方和(residual

sum of squares ).可以用 2σ衡量回归方程的预报精度.通常,

2σ越小,预报精度越高. 在研究两个变量间的关系时,首先要根据散点图来粗略判断它们是否线性相关,是否可以用线性回归模型来拟合数据.然后,可以通过残差

12,,,n

e e e 来判断模型拟合的效果,判断原始数据中是否存在可疑数据.这方面的分析工作称为残差分析.表3一 2 列出了女大学生身高和体重的原始数据以及相应的残差数据.

我们可以利用图形来分析残差特性作图时纵坐标为残差,横坐标可以选为样本编号,或

身高数据,或体重的估计值等,这样作出的图形称为残差图.图 3 . 1 一 3 是以样本编号为横坐标的残差图.

从图3 . 1 一 3 中可以看出,第 1 个样本点和第 6 个样本点的残差比较大,需要确认在采集这两个样本点的过程中是否有人为的错误.如果数据采集有错误,就予以纠正,然后再重新利用线性回归模型拟合数据;如果数据采集没有错误,则需要寻找其他的原因.另外,残差点比较均匀地落在水平的带状区域中,说明选用的模型比较合适.这样的带状区域的宽度越窄,说明模型拟合精度越高,回归方程的预报精度越高.另外,我们还可以用相关指数

2R 来刻画回归的效果,其计算公式是:

2

21

2

1()1()

n

i

i

i n

i

i y y R y y ==-=-

-∑∑

显然,2

R 取值越大,意味着残差平方和越小,也就是说模型的拟合效果越好.在线性回归模型中,2

R 表示解释变量对于预报变量变化的贡献率. 2

R 越接近于1,表示回归的效果越好(因为2R 越接近于1,表示解释变量和预报变量的线性相关性越强).如果对某组数据可能采取几种不同的回归方程进行回归分析,也可以通过比较几个2

R ,选择2

R 大的模型作为这组数据的模型.

在例 1 中,2

R =0. 64 ,表明“女大学生的身高解释了64 %的体重变化”,或者说“女大学生的体重差异有 64 %是由身高引起的”.

用身高预报体重时,需要注意下列问题:

1.回归方程只适用于我们所研究的样本的总体.例如,不能用女大学生的身高和体重之间的回归方程,描述女运动员的身高和体重之间的关系.同样,不能用生长在南方多雨地区的树木的高与直径之间的回归方程,描述北方干旱地区的树木的高与直径之间的关系.2.我们所建立的回归方程一般都有时间性.例如,不能用 20 世纪 80 年代的身高体重数据所建立的回归方程,描述现在的身高和体重之间的关系.

3.样本取值的范围会影响回归方程的适用范围.例如,我们的回归方程是由女大学生身高和体重数据建立的,那么用它来描述一个人幼儿时期的身高和体重之间的关系就不恰当(即在回归方程中,解释变量 x 的样本的取值范围为[155cm,170cm〕,而用这个方程计算 x-70cm 时的y值,显然不合适.)

4.不能期望回归方程得到的预报值就是预报变量的精确值.事实上,它是预报变量的可能取值的平均值.

一般地,建立回归模型的基本步骤为:

(1)确定研究对象,明确哪个变量是解释变量,哪个变量是预报变量;

(2)画出确定好的解释变量和预报变量的散点图,观察它们之间的关系(如是否存在线性关系等) ;

(3)由经验确定回归方程的类型(如我们观察到数据呈线性关系,则选用线性回归方程y=bx+a ) ;

(4)按一定规则估计回归方程中的参数(如最小二乘法);

(5)得出结果后分析残差图是否有异常(个别数据对应残差过大,或残差呈现不随机的

探究:

方案1(学生实施):

(1)选择变量,画散点图。

=19.87x-463.73

(2)通过计算器求得线性回归方程:y

(3)进行回归分析和预测:

R2=r2≈0.8642=0.7464

预测当气温为28 时,产卵数为92个。这个线性回归模型中温度解释了74.64%产卵数的变化。

困惑:随着自变量的增加,因变量也随之增加,气温为28 时,估计产卵数应该低于66个,但是从推算的结果来看92个比66个却多了26个,是什么原因造成的呢?

方案2:

(1)找到变量t=x 2,将y=bx2+a转化成y=bt+a;

(2)利用计算器计算出y和t的线性回归方程:y=0.367t-202.54

(3)转换回y和x的模型:

(4)y=0.367x2 -202.54

(5)计算相关指数R2≈0.802这个回归模型中温度解释了80.2%产卵数的变化。预测:当气温为28 时,产卵数为85个。

困惑:比66还多19个,是否还有更适合的模型呢?

方案3:

(1)作变换z=lgy,将x c

转化成z=c2x+lgc1(线性模型)。

c

10

y2

1

(2)利用计算器计算出z 和x 的线性回归方程: z=0.118x-1.672 (3)转换回y 和x 的模型:672.1118.010-=x y

(4)计算相关指数R 2≈0.985这个回归模型中温度解释了98.5%产卵数的变化。

预测:当气温为28 时,产卵数为4 2个。 解:根据收集的数据作散点图(图3. 1一4 ) .

在散点图中,样本点并没有分布在某个带状区域内,因此两个变量不呈线性相关关系,所以不能直接利用线性回归方程来建立两个变量之间的关系.根据已有的函数知识,可以发现样本点分布在某一条指数函数曲线21c x

y c e =的周围,其中1c 和2c 是待定参数.现在,问题变为如何估计待定参数1c 和2c .我们可以通过对数变换把指数关系变为线性关系.令

ln z y =,则变换后样本点应该分布在直线11(ln ,ln )z bx a a c b c =+==的周围.这样,就

可以利用线性回归模型来建立 y 和 x 之间的非线性回归方程了.

由表3一3 的数据可以得到变换后的样本数据表 3一4 ,图3.1一5 给出了表 3 一 4 中数据的散点图.从图3.1一5 中可以看出,变换后的样本点分布在一条直线的附近,因此

0.272 3.849z

x =- .

因此红铃虫的产卵数对温度的非线性回归方程为

(1)0.272 3.849x y e -=. ( 6 )

另一方面,可以认为图3. 1一4 中样本点集中在某二次曲线234y c x c =+的附近,其中3c 和4c 为待定参数.因此可以对温度变量做变换,即令2

t x =,然后建立y 与t 之间的线性回归方程,从而得到y 与x 之间的非线性回归方程.表3一5 是红铃虫的产卵数和对应的温度的平方,图3 . 1一6 是相应的散点图.

从图3.1一6 中可以看出,y 与t 的散点图并不分布在一条直线的周围,因此不宜用线性回归方程来拟合它,即不宜用二次曲线2

34y c x c =+来拟合 y 和 x 之间的关系.这个结论还可以通过残差分析得到,下面介绍具体方法.

为比较两个不同模型的残差,需要建立两个相应的回归方程.前面我们已经建立了y 关于x 的指数回归方程,下面建立y 关于x 的二次回归方程.用线性回归模型拟合表 3 一 5 中的数据,得到 y 关于 t 的线性回归方程

(2)0.367202.543y t =-,

即 y 关于 x 的二次回归方程为

(2)20.367202.543y x =- . ( 7 )

可以通过残差来比较两个回归方程( 6 )和( 7 )的拟合效果.用 x i 表示表3一3 中第 1 行第 i 列的数据,则回归方程( 6 )和( 7 )的残差计算公式分别为

(1)(1)

0.2723.849

,1,2,,7x i i i i e y y y e

i -=-=-= ;

(2)

(2)20.367202.543,1,2,,7i i i

i e y y y x i =-=-+= . 表3一6 给出了原始数据及相应的两个回归方程的残差.从表中的数据可以看出模型 ( 6 )的残差的绝对值显然比模型( 7 )的残差的绝对值小,因此模型( 6 )的拟合效果比模型(

在一般情况下,比较两个模型的残差比较困难.原因是在某些样本点上一个模型的残差

的绝对值比另一个模型的小,而另一些样本点的情况则相反.这时可以通过比较两个模型的残差平方和的大小来判断模型的拟合效果.残差平方和越小的模型,拟合的效果越好.由表 3 一 6 容易算出模型( 6 )和( 7 )的残差平方和分别为

(1)(2)1550.538,15448.431Q Q ==.

因此模型(6)的拟合效果远远优于模型(7).

类似地,还可以用尸来比较两个模型的拟合效果,R 2越大,拟合的效果越好.由表 3 一 6 容易算出模型(6)和(7)的R 2分别约为 0 . 98 和 0 . 80 ,因此模型( 6 )的效果好于模型(7) 的效果.

对于给定的样本点(11,x y ) , (22,x y ) ,…, (,n n x y ),两个含有未知参数的模型

(1)(,)y f x a =和 (2)(,)y g x b =,

其中 a 和 b 都是未知参数.可以按如下的步骤来比较它们的拟合效果:

(1)分别建立对应于两个模型的回归方程 (1)

(,)y f x a =与 (2)

(,)y g x b =, ,

其中 a 和b 分别是参数a 和b 的估计值;

(2)分别计算两个回归方程的残差平方和 (1)(1)

21()n

i i i Q y y ==-∑与

(2)(2)

21

()n

i i i Q y y ==-∑;

( s )若 (1)(2)Q Q <,则 (1)(,)y f x a =的效果比 (2)(,)y g x b = 的好;反之,

(1)

(,)y f x a =的效果不如

(2)

(,)y g x b

= 的好. 例2:(提示后做练习、作业)研究某灌溉渠道水的流速y 与水深x 之间的关系,测得

一组数据如下:

水深xm

1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90

2.00 2.10 流速

ym/s

1.70 1.79 1.88 1.95

2.03 2.10 2.16 2.21 (1)求y 对x 的回归直线方程;

(2)预测水深为1。95m 时水的流速是多少?

解:依题意,把温度作为解释变量x ,产卵个数y 作为预报变量 , 作散点图,由观察知两个变量不呈线性相关关系。但样本点分布在某一条指数函数 y=c 1e c2 x 周围.

令 z=lny , a=lnc 1 , b=c 2 则 z=bx+a 此时可用线性回归来拟合 z=0.272x-3.843

因此红铃虫的产卵数对温度的非线性回归方程为 Y=e 0.272x-3.843.

3、从上节课的例1提出的问题引入线性回归模型: Y=bx+a+e 解释变量x

预报变量y

随机误差 e 4、(1) 相关指数: 相关系数 r (公式) , r>0 正相关. R<0 负相关

R 绝对值接近于1相关性强接 r 绝对值 近于0 相关性几乎无

()()

()()()()()()()

()2

2

2

1

2

1

2???5?17i n

i i n i y y

y y

y y ---=-

-∑∑∑∑n

i 1

i i i n

i 12总偏差平方和 : y

3残差 e

=y -y 4残差平方和 y 回归平方和 = 总偏差平方和 - 残差平方和6回归效果的相关指数R 残差分析通过残差判断模型拟合效果判断原始数据是否存在可疑数据

5、回忆建立模型的基本步骤 ① 例2 问题背景分析 画散点图。 ② 观察散点图,分析解释变量与预报变量更可能是什么函数关系。 ③ 学生讨论后建立自己的模型 ④ 引导学生探究如果不是线性回归模型如何估计参数。能否利用回归模型 通过探究体会有些不是线性的模型通过变换可以转化为线性模型 ⑤ 对数据进行变

换后,对数据(新)建立线性模型⑥转化为原来的变量模型,并通过计算相关指数比较几个不同模型的拟合效果⑦总结建模的思想。鼓励学生大胆创新。⑧布置课后作业:习题1.1 1、

6、复习与巩固:练习1:某班5名学生的数学和化学成绩如下表所示,对x与y进行回归分析,并预报某学生数学成绩为75分时,他的化学成绩。

A B C D E

数学x 88 76 73 66 63 化学y 78 65 71 64 61

解略。

练习2:某医院用光电比色计检验尿汞时,得尿汞含量(mg/l) 与消光系数的结果如下:

(1)求回归方程。(2)求相关指数R2。

解:略。

(三)课堂小结

1.知识梳理:

2规律小结:(1)回归直线方程;(2)样本相关系数;(3)样本残差分析;(4)样本指数;(5)建立回归模型的基本步骤。

(四)作业:见〈〈一日一练〉〉

(五)课后反思:

本节内容对回归分析的探讨过程很精彩,学生讨论很热烈,激发了学生的学习热情。但对残差分析学生只能欣赏它的过程,计算量太大,思维的跳跃性太强!

excel一元及多元线性回归实例

野外实习资料的数理统计分析 一元线性回归分析 一元回归处理的是两个变量之间的关系,即两个变量X和Y之间如果存在一定的关系,则通过观测所得数据,找出两者之间的关系式。如果两个变量的关系大致是线性的,那就是一元线性回归问题。 对两个现象X和Y进行观察或实验,得到两组数值:X1,X2,…,Xn和Y1,Y2,…,Yn,假如要找出一个函数Y=f(X),使它在 X=X1,X2, …,Xn时的数值f(X1),f(X2), …,f(Xn)与观察值Y1,Y2,…,Yn趋于接近。 在一个平面直角坐标XOY中找出(X1,Y1),(X2,Y2),…,(Xn,Yn)各点,将其各点分布状况进行察看,即可以清楚地看出其各点分布状况接近一条直线。对于这种线性关系,可以用数学公式表示: Y = a + bX 这条直线所表示的关系,叫做变量Y对X的回归直线,也叫Y对X 的回归方程。其中a为常数,b为Y对于X的回归系数。 对于任何具有线性关系的两组变量Y与X,只要求解出a与b的值,即可以写出回归方程。计算a与b值的公式为:

式中:为变量X的均值,Xi为第i个自变量的样本值,为因变量的均值,Yi为第i个因变量Y的样本值。n为样本数。 当前一般计算机的Microsoft Excel中都有现成的回归程序,只要将所获得的数据录入就可自动得到回归方程。 得到的回归方程是否有意义,其相关的程度有多大,可以根据相关系数的大小来决定。通常用r来表示两个变量X和Y之间的直线相关程度,r为X和Y的相关系数。r值的绝对值越大,两个变量之间的相关程度就越高。当r为正值时,叫做正相关,r为负值时叫做负相关。r 的计算公式如下: 式中各符号的意义同上。 在求得了回归方程与两个变量之间的相关系数后,可以利用F检验法、t检验法或r检验法来检验两个变量是否显著相关。具体的检验方法在后面介绍。

案例分析(一元线性回归模型)

案例分析报告(2014——2015学年第一学期) 课程名称:预测与决策 专业班级:电子商务1202 学号:2204120202 学生姓名:陈维维 2014 年11月

案例分析(一元线性回归模型) 我国城镇居民家庭人均消费支出预测 一、研究目的与要求 居民消费在社会经济的持续发展中有着重要的作用,居民合理的消费模式和居民适度的消费规模有利于经济持续健康的增长,而且这也是人民生活水平的具体体现。从理论角度讲,消费需求的具体内容主要体现在消费结构上,要增加居民消费,就要从研究居民消费结构入手,只有了解居民消费结构变化的趋势和规律,掌握消费需求的热点和发展方向,才能为消费者提供良好的政策环境,引导消费者合理扩大消费,才能促进产业结构调整与消费结构优化升级相协调,才能推动国民经济平稳、健康发展。例如,2008年全国城镇居民家庭平均每人每年消费支出为11242.85元,最低的青海省仅为人均8192.56元,最高的上海市达人均19397.89元,上海是黑龙江的2.37倍。为了研究全国居民消费水平及其变动的原因,需要作具体的分析。影响各地区居民消费支出有明显差异的因素可能很多,例如,零售物价指数、利率、居民财产、购物环境等等都可能对居民消费有影响。为了分析什么是影响各地区居民消费支出有明显差异的最主要因素,并分析影响因素与消费水平的数量关系,可以建立相应的计量经济模型去研究。 二、模型设定 我研究的对象是各地区居民消费的差异。居民消费可分为城镇居民消费和农村居民消费,由于各地区的城镇与农村人口比例及经济结构有较大差异,最具有直接对比可比性的是城市居民消费。而且,由于各地区人口和经济总量不同,只能用“城镇居民每人每年的平均消费支出”来比较,而这正是可从统计年鉴中获得数据的变量。 所以模型的被解释变量Y选定为“城镇居民每人每年的平均消费支出”。 因为研究的目的是各地区城镇居民消费的差异,并不是城镇居民消费在不同时间的变动,所以应选择同一时期各地区城镇居民的消费支出来建立模型。因此建立的是2008年截面数据模型。影响各地区城镇居民人均消费支

一元线性回归案例spss

下图为25个职业人群的肺癌死亡指数(100=平均水平)和抽烟指数(100=平均水平)。 职业抽烟指数肺癌死亡指数 农业、林业工人77.0 84.0 挖掘、采石工人110.0 118.0 玻璃陶器制造者94.0 120.0 天然气、化工生产者117.0 123.0 锻造锻压工人116.0 135.0 电气及电子工人102.0 101.0 工程及相关行业人员111.0 118.0 木工业工人93.0 113.0 建筑工人113.0 141.0 皮革业工人92.0 104.0 服装业工人91.0 102.0 造纸印刷业工人107.0 102.0 纺织业工人102.0 93.0 其他产品制造者112.0 96.0 油漆工、装潢工110.0 137.0 发动机、起重机等操作员115.0 113.0 食品行业工人104.0 112.0 交通运输业工人115.0 128.0 库管员等105.0 114.0 服务业场所工人105.0 111.0 文书办事员87.0 81.0 销售员91.0 88.0 行政、经理人员76.0 61.0 艺术家、科学家66.0 55.0 其他劳动力113.0 123.0

散点图呈线性关系 令Y=肺癌死亡指数,X=抽烟指数,做线性回归分析如下: 表2中R=0.839 表示两变量高度相关 R方=0.703 表示拟合较好,散点相对集中于回归线 表3中sig.<0.05 则自变量与因变量具有显著的线性关系,即可以用回归模型表 示 表4中自变量sig.<0.05 则自变量对因变量的线性影响是显著的 由此得到抽烟指数及肺癌死亡指数的一元回归方程: Y=-24.421+1.301X 即抽烟指数每变动一个单位则肺癌死亡指数平均变动1.301个单位

eviews多元线性回归案例分析

中国税收增长的分析 一、研究的目的要求 改革开放以来,随着经济体制的改革深化和经济的快速增长,中国的财政收支状况发生了很大的变化,中央和地方的税收收入1978年为519.28亿元到2002年已增长到17636.45亿元25年间增长了33倍。为了研究中国税收收入增长的主要原因,分析中央和地方税收收入的增长规律,预测中国税收未来的增长趋势,需要建立计量经济学模型。 影响中国税收收入增长的因素很多,但据分析主要的因素可能有:(1)从宏观经济看,经济整体增长是税收增长的基本源泉。(2)公共财政的需求,税收收入是财政的主体,社会经济的发展和社会保障的完善等都对公共财政提出要求,因此对预算指出所表现的公共财政的需求对当年的税收收入可能有一定的影响。(3)物价水平。我国的税制结构以流转税为主,以现行价格计算的DGP等指标和和经营者收入水平都与物价水平有关。(4)税收政策因素。我国自1978年以来经历了两次大的税制改革,一次是1984—1985年的国有企业利改税,另一次是1994年的全国范围内的新税制改革。税制改革对税收会产生影响,特别是1985年税收陡增215.42%。但是第二次税制改革对税收的增长速度的影响不是非常大。因此可以从以上几个方面,分析各种因素对中国税收增长的具体影响。 二、模型设定 为了反映中国税收增长的全貌,选择包括中央和地方税收的‘国家财政收入’中的“各项税收”(简称“税收收入”)作为被解释变量,以放映国家税收的增长;选择“国内生产总值(GDP)”作为经济整体增长水平的代表;选择中央和地方“财政支出”作为公共财政需求的代表;选择“商品零售物价指数”作为物价水平的代表。由于税制改革难以量化,而且1985年以后财税体制改革对税收增长影响不是很大,可暂不考虑。所以解释变量设定为可观测“国内生产总值(GDP)”、“财政支出”、“商品零售物价指数” 从《中国统计年鉴》收集到以下数据 财政收入(亿元) Y 国内生产总值(亿 元) X2 财政支出(亿 元) X3 商品零售价格指 数(%) X4 1978519.283624.11122.09100.7 1979537.824038.21281.79102 1980571.74517.81228.83106

一元线性回归模型案例分析

一元线性回归模型案例分析 一、研究的目的要求 居民消费在社会经济的持续发展中有着重要的作用。居民合理的消费模式和居民适度的消费规模有利于经济持续健康的增长,而且这也是人民生活水平的具体体现。改革开放以来随着中国经济的快速发展,人民生活水平不断提高,居民的消费水平也不断增长。但是在看到这个整体趋势的同时,还应看到全国各地区经济发展速度不同,居民消费水平也有明显差异。例如,2002年全国城市居民家庭平均每人每年消费支出为6029.88元, 最低的黑龙江省仅为人均4462.08元,最高的上海市达人均10464元,上海是黑龙江的2.35倍。为了研究全国居民消费水平及其变动的原因,需要作具体的分析。影响各地区居民消费支出有明显差异的因素可能很多,例如,居民的收入水平、就业状况、零售物价指数、利率、居民财产、购物环境等等都可能对居民消费有影响。为了分析什么是影响各地区居民消费支出有明显差异的最主要因素,并分析影响因素与消费水平的数量关系,可以建立相应的计量经济模型去研究。 二、模型设定 我们研究的对象是各地区居民消费的差异。居民消费可分为城市居民消费和农村居民消费,由于各地区的城市与农村人口比例及经济结构有较大差异,最具有直接对比可比性的是城市居民消费。而且,由于各地区人口和经济总量不同,只能用“城市居民每人每年的平均消费支出”来比较,而这正是可从统计年鉴中获得数据的变量。所以模型的被解释变量Y 选定为“城市居民每人每年的平均消费支出”。 因为研究的目的是各地区城市居民消费的差异,并不是城市居民消费在不同时间的变动,所以应选择同一时期各地区城市居民的消费支出来建立模型。因此建立的是2002年截面数据模型。 影响各地区城市居民人均消费支出有明显差异的因素有多种,但从理论和经验分析,最主要的影响因素应是居民收入,其他因素虽然对居民消费也有影响,但有的不易取得数据,如“居民财产”和“购物环境”;有的与居民收入可能高度相关,如“就业状况”、“居民财产”;还有的因素在运用截面数据时在地区间的差异并不大,如“零售物价指数”、“利率”。因此这些其他因素可以不列入模型,即便它们对居民消费有某些影响也可归入随即扰动项中。为了与“城市居民人均消费支出”相对应,选择在统计年鉴中可以获得的“城市居民每人每年可支配收入”作为解释变量X。 从2002年《中国统计年鉴》中得到表2.5的数据: 表2.52002年中国各地区城市居民人均年消费支出和可支配收入

多元线性回归模型的案例分析

1. 表1列出了某地区家庭人均鸡肉年消费量Y 与家庭月平均收入X ,鸡肉价格P 1,猪肉价格P 2与牛肉价格P 3的相关数据。 年份 Y/千 克 X/ 元 P 1/(元/千克) P 2/(元/千克) P 3/(元/千克) 年份 Y/千克 X/元 P 1/(元/ 千克) P 2/(元/ 千克) P 3/(元/千克) 1980 2.78 397 4.22 5.07 7.83 1992 4.18 911 3.97 7.91 11.40 1981 2.99 413 3.81 5.20 7.92 1993 4.04 931 5.21 9.54 12.41 1982 2.98 439 4.03 5.40 7.92 1994 4.07 1021 4.89 9.42 12.76 1983 3.08 459 3.95 5.53 7.92 1995 4.01 1165 5.83 12.35 14.29 1984 3.12 492 3.73 5.47 7.74 1996 4.27 1349 5.79 12.99 14.36 1985 3.33 528 3.81 6.37 8.02 1997 4.41 1449 5.67 11.76 13.92 1986 3.56 560 3.93 6.98 8.04 1998 4.67 1575 6.37 13.09 16.55 1987 3.64 624 3.78 6.59 8.39 1999 5.06 1759 6.16 12.98 20.33 1988 3.67 666 3.84 6.45 8.55 2000 5.01 1994 5.89 12.80 21.96 1989 3.84 717 4.01 7.00 9.37 2001 5.17 2258 6.64 14.10 22.16 1990 4.04 768 3.86 7.32 10.61 2002 5.29 2478 7.04 16.82 23.26 1991 4.03 843 3.98 6.78 10.48 (1) 求出该地区关于家庭鸡肉消费需求的如下模型: 01213243ln ln ln ln ln Y X P P P u βββββ=+++++ (2) 请分析,鸡肉的家庭消费需求是否受猪肉及牛肉价格的影响。 先做回归分析,过程如下: 输出结果如下:

案例分析 一元线性回归模型

案例分析报告 (2014——2015学年第一学期) 课程名称:预测与决策 专业班级:电子商务1202 学号: 2204120202 学生姓名:陈维维 2014 年 11月 案例分析(一元线性回归模型) 我国城镇居民家庭人均消费支出预测 一、研究目的与要求 居民消费在社会经济的持续发展中有着重要的作用,居民合理的消费模式和居民适度的消费规模有利于经济持续健康的增长,而且这也是人民生活水平的具体体现。从理论角度讲,消费需求的具体内容主要体现在消费结构上,要增加居民消费,就要从研究居民消费结构入手,只有了解居民消费结构变化的趋势和规律,掌握消费需求的热点和发展方向,才能为消费者提供良好的政策环境,引导消费者合理扩大消费,才能促进产业结构调整与消费结构优化升级相协调,才能推动国民经济平稳、健康发展。例如,2008年全国城镇居民家庭平均每人每年消费支出为11242.85元,?最低的青海省仅为人均8192.56元,最高的上海市达人均19397.89元,上海是黑龙江的2.37倍。为了研究全国居民消费水平及其变动的原因,需要作具体的分析。影响各地区居民消费支出有明显差异的因素可能很多,例如,零售物价指数、利率、居民财产、购物环境等等都可能对居民消费有影响。为了分析什么是影响各地区居民消费支出有明显差异的最主要因素,并分析影响因素与消费水平的数量关系,可以建立相应的计量经济模型去研究。 二、模型设定?

我研究的对象是各地区居民消费的差异。居民消费可分为城镇居民消费和农村居民消费,由于各地区的城镇与农村人口比例及经济结构有较大差异,最具有直接对比可比性的是城市居民消费。而且,由于各地区人口和经济总量不同,只能用“城镇居民每人每年的平均消费支出”来比较,而这正是可从统计年鉴中获得数据的变量。 所以模型的被解释变量Y选定为“城镇居民每人每年的平均消费支出”。 因为研究的目的是各地区城镇居民消费的差异,并不是城镇居民消费在不同时间的变动,所以应选择同一时期各地区城镇居民的消费支出来建立模型。因此建立的是2008年截面数据模型。影响各地区城镇居民人均消费支出有明显差异的因素有多种,但从理论和经验分析,最主要的影响因素应是居民收入,其他因素虽然对居民消费也有影响,但有的不易取得数据,如“居民财产”和“购物环境”;有的与居民收入可能高度相关,如“就业状况”、“居民财产”;还有的因素在运用截面数据时在地区间的差异并不大,如“零售物价指数”、“利率”。因此这些其他因素可以不列入模型,即便它们对居民消费有某些影响也可归入随即扰动项中。 为了与“城镇居民人均消费支出”相对应,选择在统计年鉴中可以获得的“城市居民每人每年可支配收入”作为解释变量X。 以下是2008年各地区城镇居民人均年消费支出和可支配收入表

多元线性回归模型案例分析

多元线性回归模型案例分析 ——中国人口自然增长分析一·研究目的要求 中国从1971年开始全面开展了计划生育,使中国总和生育率很快从1970年的降到1980年,接近世代更替水平。此后,人口自然增长率(即人口的生育率)很大程度上与经济的发展等各方面的因素相联系,与经济生活息息相关,为了研究此后影响中国人口自然增长的主要原因,分析全国人口增长规律,与猜测中国未来的增长趋势,需要建立计量经济学模型。 影响中国人口自然增长率的因素有很多,但据分析主要因素可能有:(1)从宏观经济上看,经济整体增长是人口自然增长的基本源泉;(2)居民消费水平,它的高低可能会间接影响人口增长率。(3)文化程度,由于教育年限的高低,相应会转变人的传统观念,可能会间接影响人口自然增长率(4)人口分布,非农业与农业人口的比率也会对人口增长率有相应的影响。 二·模型设定 为了全面反映中国“人口自然增长率”的全貌,选择人口增长率作为被解释变量,以反映中国人口的增长;选择“国名收入”及“人均GDP”作为经济整体增长的代表;选择“居民消费价格指数增长率”作为居民消费水平的代表。暂不考虑文化程度及人口分布的影响。 从《中国统计年鉴》收集到以下数据(见表1): 表1 中国人口增长率及相关数据

, 设定的线性回归模型为: 1222334t t t t t Y X X X u ββββ=++++ 三、估计参数 利用EViews 估计模型的参数,方法是: 1、建立工作文件:启动EViews ,点击File\New\Workfile ,在对 话框“Workfile Range ”。在“Workfile frequency ”中选择“Annual ” (年 年份 @ 人口自然增长率 (%。) 国民总收入 (亿元) 居民消费价格指数增长 率(CPI )% 人均GDP (元) 1988 15037 1366 1989 … 17001 18 1519 1990 18718 1644 1991 【 21826 1893 1992 26937 2311 1993 . 35260 2998 1994 48108 4044 1995 — 59811 5046 1996 70142 5846 1997 ~ 78061 6420 1998 83024 6796 1999 【 88479 7159 2000 98000 7858 2001 [ 108068 8622 2002 119096 9398 2003 : 135174 10542 2004 159587 12336 2005 、 184089 14040 2006 213132 16024

多元线性回归模型案例

我国农民收入影响因素的回归分析 本文力图应用适当的多元线性回归模型,对有关农民收入的历史数据和现状进行分析,探讨影响农民收入的主要因素,并在此基础上对如何增加农民收入提出相应的政策建议。?农民收入水平的度量常采用人均纯收入指标。影响农民收入增长的因素是多方面的,既有结构性矛盾因素,又有体制性障碍因素。但可以归纳为以下几个方面:一是农产品收购价格水平。二是农业剩余劳动力转移水平。三是城市化、工业化水平。四是农业产业结构状况。五是农业投入水平。考虑到复杂性和可行性,所以对农业投入与农民收入,本文暂不作讨论。因此,以全国为例,把农民收入与各影响因素关系进行线性回归分析,并建立数学模型。 一、计量经济模型分析 (一)、数据搜集 根据以上分析,我们在影响农民收入因素中引入7个解释变量。即:2x -财政用于农业的支出的比重,3x -第二、三产业从业人数占全社会从业人数的比重,4x -非农村人口比重,5x -乡村从业人员占农村人口的比重,6x -农业总产值占农林牧总产值的比重,7x -农作物播种面积,8x —农村用电量。

资料来源《中国统计年鉴2006》。 (二)、计量经济学模型建立 我们设定模型为下面所示的形式: 利用Eviews 软件进行最小二乘估计,估计结果如下表所示: DependentVariable:Y Method:LeastSquares Sample: Includedobservations:19 Variable Coefficient t-Statistic Prob. C X1 X3 X4 X5 X6 X7 X8 R-squared Meandependentvar AdjustedR-squared 表1最小二乘估计结果 回归分析报告为: () ()()()()()()()()()()()()()()() 2345678 2? -1102.373-6.6354X +18.2294X +2.4300X -16.2374X -2.1552X +0.0100X +0.0634X 375.83 3.7813 2.066618.37034 5.8941 2.77080.002330.02128 -2.933 1.7558.820900.20316 2.7550.778 4.27881 2.97930.99582i Y SE t R ===---=230.99316519 1.99327374.66 R Df DW F ====二、计量经济学检验 (一)、多重共线性的检验及修正 ①、检验多重共线性 (a)、直观法 从“表1最小二乘估计结果”中可以看出,虽然模型的整体拟合的很好,但是x4x6

一元线性回归分析的结果解释

一元线性回归分析的结果解释 1.基本描述性统计量 分析:上表是描述性统计量的结果,显示了变量y和x的均数(Mean)、标准差(Std. Deviation)和例数(N)。 2.相关系数 分析:上表是相关系数的结果。从表中可以看出,Pearson相关系数为0.749,单尾显著性检验的概率p值为0.003,小于0.05,所以体重和肺活量之间具有较强的相关性。 3.引入或剔除变量表

分析:上表显示回归分析的方法以及变量被剔除或引入的信息。表中显示回归方法是用强迫引入法引入变量x的。对于一元线性回归问题,由于只有一个自变量,所以此表意义不大。 4.模型摘要 分析:上表是模型摘要。表中显示两变量的相关系数(R)为0.749,判定系数(R Square)为0.562,调整判定系数(Adjusted R Square)为0.518,估计值的标准误差(Std. Error of the Estimate)为0.28775。 5.方差分析表 分析:上表是回归分析的方差分析表(ANOVA)。从表中可以看出,回归的均方(Regression Mean Square)为1.061,剩余的均方(Residual Mean Square)为0.083,F检验统计量的观察值为12.817,相应的概率p 值为0.005,小于0.05,可以认为变量x和y之间存在线性关系。

6.回归系数 分析:上表给出线性回归方程中的参数(Coefficients)和常数项(Constant)的估计值,其中常数项系数为0(注:若精确到小数点后6位,那么应该是0.000413),回归系数为0.059,线性回归参数的标准误差(Std. Error)为0.016,标准化回归系数(Beta)为0.749,回归系数T检验的t统计量观察值为3.580,T检验的概率p值为0.005,小于0.05,所以可以认为回归系数有显著意义。由此可得线性回归方程为: y=0.000413+0.059x 7.回归诊断 分析:上表是对全部观察单位进行回归诊断(Casewise Diagnostics-all cases)的结果显示。从表中可以看出每一例的标准

多元线性回归实例分析

SPSS--回归-多元线性回归模型案例解析!(一) 多元线性回归,主要是研究一个因变量与多个自变量之间的相关关系,跟一元回归原理差不多,区别在于影响因素(自变量)更多些而已,例如:一元线性回归方程为: 毫无疑问,多元线性回归方程应该为: 上图中的x1, x2, xp分别代表“自变量”Xp截止,代表有P个自变量,如果有“N组样本,那么这个多元线性回归,将会组成一个矩阵,如下图所示: 那么,多元线性回归方程矩阵形式为: 其中:代表随机误差,其中随机误差分为:可解释的误差和不可解释的误差,随机误差必须满足以下四个条件,多元线性方程才有意义(一元线性方程也一样) 1:服成正太分布,即指:随机误差必须是服成正太分别的随机变量。 2:无偏性假设,即指:期望值为0 3:同共方差性假设,即指,所有的随机误差变量方差都相等 4:独立性假设,即指:所有的随机误差变量都相互独立,可以用协方差解释。 今天跟大家一起讨论一下,SPSS---多元线性回归的具体操作过程,下面以教程教程数据为例,分析汽车特征与汽车销售量之间的关系。通过分析汽车特征跟汽车销售量的关系,建立拟合多元线性回归模型。数据如下图所示:

点击“分析”——回归——线性——进入如下图所示的界面:

将“销售量”作为“因变量”拖入因变量框内,将“车长,车宽,耗油率,车净重等10个自变量拖入自变量框内,如上图所示,在“方法”旁边,选择“逐步”,当然,你也可以选择其它的方式,如果你选择“进入”默认的方式,在分析结果中,将会得到如下图所示的结果:(所有的自变量,都会强行进入) 如果你选择“逐步”这个方法,将会得到如下图所示的结果:(将会根据预先设定的“F统计量的概率值进行筛选,最先进入回归方程的“自变量”应该是跟“因变量”关系最为密切,贡献最大的,如下图可以看出,车的价格和车轴跟因变量关系最为密切,符合判断条件的概率值必须小于0.05,当概率值大于等于0.1时将会被剔除)

SPSS多元线性回归分析实例操作步骤

SPSS 统计分析 多元线性回归分析方法操作与分析 实验目的: 引入1998~2008年上海市城市人口密度、城市居民人均可支配收入、五年以上平均年贷款利率和房屋空置率作为变量,来研究上海房价的变动因素。 实验变量: 以年份、商品房平均售价(元/平方米)、上海市城市人口密度(人/平方公里)、城市居民人均可支配收入(元)、五年以上平均年贷款利率(%)和房屋空置率(%)作为变量。 实验方法:多元线性回归分析法 软件:spss19.0 操作过程: 第一步:导入Excel数据文件 1.open data document——open data——open;

2. Opening excel data source——OK. 第二步: 1.在最上面菜单里面选中Analyze——Regression——Linear,Dependent (因变量)选择商品房平均售价,Independents(自变量)选择城市人口密度、城市居民人均可支配收入、五年以上平均年贷款利率、房屋空置率;Method选择Stepwise. 进入如下界面: 2.点击右侧Statistics,勾选Regression Coefficients(回归系数)选项组中的Estimates;勾选Residuals(残差)选项组中的Durbin-Watson、

Casewise diagnostics默认;接着选择Model fit、Collinearity diagnotics;点击Continue. 3.点击右侧Plots,选择*ZPRED(标准化预测值)作为纵轴变量,选择DEPENDNT(因变量)作为横轴变量;勾选选项组中的Standardized Residual Plots(标准化残差图)中的Histogram、Normal probability plot;点击Continue.

一元线性回归模型习题及答案解析

一元线性回归模型 一、单项选择题 1、变量之间的关系可以分为两大类__________。A A 函数关系与相关关系 B 线性相关关系和非线性相关关系 C 正相关关系和负相关关系 D 简单相关关系和复杂相关关系 2、相关关系是指__________。D A 变量间的非独立关系 B 变量间的因果关系 C 变量间的函数关系 D 变量间不确定性的依存关系 3、进行相关分析时的两个变量__________。A A 都是随机变量 B 都不是随机变量 C 一个是随机变量,一个不是随机变量 D 随机的或非随机都可以 4、表示x 和y 之间真实线性关系的是__________。C A 01???t t Y X ββ=+ B 01()t t E Y X ββ=+ C 01t t t Y X u ββ=++ D 01t t Y X ββ=+ 5、参数β的估计量?β 具备有效性是指__________。B A ?var ()=0β B ?var ()β为最小 C ?()0β β-= D ?()ββ-为最小 6、对于01??i i i Y X e ββ=++,以σ?表示估计标准误差,Y ?表示回归值,则__________。B A i i ??0Y Y 0σ∑ =时,(-)= B 2 i i ??0Y Y σ∑=时,(-)=0 C i i ??0Y Y σ∑=时,(-)为最小 D 2 i i ??0Y Y σ∑=时,(-)为最小 7、设样本回归模型为i 01i i ??Y =X +e ββ+,则普通最小二乘法确定的i ?β的公式中,错误的是__________。D A ()()()i i 1 2 i X X Y -Y ?X X β--∑∑= B ()i i i i 1 2 2 i i n X Y -X Y ?n X -X β ∑∑∑∑∑= C i i 1 2 2 i X Y -nXY ?X -nX β ∑∑= D i i i i 1 2 x n X Y -X Y ?β σ ∑∑∑= 8、对于i 01i i ??Y =X +e ββ+,以 ?σ表示估计标准误差,r 表示相关系数,则有__________。D A ?0r=1σ =时, B ?0r=-1σ =时, C ?0r=0σ =时, D ?0r=1r=-1σ =时,或 9、产量(X ,台)与单位产品成本(Y ,元/台)之间的回归方程为?Y 356 1.5X -=,这说明__________。D

多元线性回归模型的案例讲解

多元线性回归模型的案 例讲解 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

1. 表1列出了某地区家庭人均鸡肉年消费量Y 与家庭月平均收入X ,鸡肉价格P 1,猪肉价格P 2与牛肉价格P 3的相关数据。 年份 Y/ 千克 X/元 P 1/(元/千克) P 2/(元/千克) P 3/(元/千克) 年份 Y/ 千克 X/元 P 1/(元/千克) P 2/(元/千克) P 3/(元/ 千克) 1980 397 1992 911 1981 413 1993 931 1982 439 1994 1021 1983 459 1995 1165 1984 492 1996 1349 1985 528 1997 1449 1986 560 1998 1575 1987 624 1999 1759 1988 666 2000 1994 1989 717 2001 2258 1990 768 2002 2478 1991 843 (1) 求出该地区关于家庭鸡肉消费需求的如下模型: 01213243ln ln ln ln ln Y X P P P u βββββ=+++++ (2) 请分析,鸡肉的家庭消费需求是否受猪肉及牛肉价格的影响。 先做回归分析,过程如下: 输出结果如下:

所以,回归方程为: 123ln 0.73150.3463ln 0.5021ln 0.1469ln 0.0872ln Y X P P P =-+-++ 由上述回归结果可以知道,鸡肉消费需求受家庭收入水平和鸡肉价格的影响,而牛肉价格和猪肉价格对鸡肉消费需求的影响并不显着。 验证猪肉价格和鸡肉价格是否有影响,可以通过赤池准则(AIC )和施瓦茨准则(SC )。若AIC 值或SC 值增加了,就应该去掉该解释变量。 去掉猪肉价格P 2与牛肉价格P 3重新进行回归分析,结果如下: Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.?? C LOG(X) LOG(P1) R-squared ????Mean dependent var Adjusted R-squared ????. dependent var . of regression ????Akaike info criterion Sum squared resid ????Schwarz criterion Log likelihood ????F-statistic Durbin-Watson stat ????Prob(F-statistic)

多元线性回归实例分析报告

SPSS--回归-多元线性回归模型案例解析!(一) 多元线性回归,主要就是研究一个因变量与多个自变量之间的相关关系,跟一元回归原理差不多,区别在于影响因素(自变量)更多些而已,例如:一元线性回归方程 为: 毫无疑问,多元线性回归方程应该 为: 上图中的 x1, x2, xp分别代表“自变量”Xp截止,代表有P个自变量,如果有“N组样本,那么这个多元线性回归,将会组成一个矩阵,如下图所示: 那么,多元线性回归方程矩阵形式为: 其中:代表随机误差, 其中随机误差分为:可解释的误差与不可解释的误差,随机误差必须满足以下四个条件,多元线性方程才有意义(一元线性方程也一样) 1:服成正太分布,即指:随机误差必须就是服成正太分别的随机变量。 2:无偏性假设,即指:期望值为0 3:同共方差性假设,即指,所有的随机误差变量方差都相等 4:独立性假设,即指:所有的随机误差变量都相互独立,可以用协方差解释。 今天跟大家一起讨论一下,SPSS---多元线性回归的具体操作过程,下面以教程教程数据为例,分析汽车特征与汽车销售量之间的关系。通过分析汽车特征跟汽车销售量的关系,建立拟合多元线性回归模型。数据如下图所示:

点击“分析”——回归——线性——进入如下图所示的界面:

将“销售量”作为“因变量”拖入因变量框内, 将“车长,车宽,耗油率,车净重等10个自变量拖入自变量框内,如上图所示,在“方法”旁边,选择“逐步”,当然,您也可以选择其它的方式,如果您选择“进入”默认的方式,在分析结果中,将会得到如下图所示的结果:(所有的自变量,都会强行进入) 如果您选择“逐步”这个方法,将会得到如下图所示的结果:(将会根据预先设定的“F统计量的概率值进行筛选,最先进入回归方程的“自变量”应该就是跟“因变量”关系最为密切,

一元线性回归分析法

一元线性回归分析法 一元线性回归分析法是根据过去若干时期的产量和成本资料,利用最小二乘法“偏差平方和最小”的原理确定回归直线方程,从而推算出a(截距)和b(斜率),再通过y =a+bx 这个数学模型来预测计划产量下的产品总成本及单位成本的方法。 方程y =a+bx 中,参数a 与b 的计算如下: y b x a y bx n -==-∑∑ 222 n xy x y xy x y b n x (x)x x x --==--∑∑∑∑∑∑∑∑∑ 上式中,x 与y 分别是i x 与i y 的算术平均值,即 x =n x ∑ y =n y ∑ 为了保证预测模型的可靠性,必须对所建立的模型进行统计检验,以检查自变量与因变量之间线性关系的强弱程度。检验是通过计算方程的相关系数r 进行的。计算公式为: 22xy-x y r= (x x x)(y y y) --∑∑∑∑∑∑ 当r 的绝对值越接近于1时,表明自变量与因变量之间的线性关系越强,所建立的预测模型越可靠;当r =l 时,说明自变量与因变量成正相关,二者之间存在正比例关系;当r =—1时,说明白变量与因变量成负相关,二者之间存在反比例关系。反之,如果r 的绝对值越接近于0,情况刚好相反。 [例]以表1中的数据为例来具体说明一元线性回归分析法的运用。 表1: 根据表1计算出有关数据,如表2所示: 表2:

将表2中的有关数据代入公式计算可得: 1256750x == (件) 2256 1350y ==(元) 1750 9500613507501705006b 2=-??-?=(元/件) 100675011350a =?-=(元/件) 所建立的预测模型为: y =100+X 相关系数为: 9.011638 10500])1350(3059006[])750(955006[1350 750-1705006r 22==-??-???= 计算表明,相关系数r 接近于l ,说明产量与成本有较显著的线性关系,所建立的回归预测方程较为可靠。如果计划期预计产量为200件,则预计产品总成本为: y =100+1×200=300(元)

案例分析一元线性回归模型

案例分析一元线性回归 模型 Revised as of 23 November 2020

案例分析报告 (2014——2015学年第一学期) 课程名称:预测与决策 专业班级:电子商务1202 学号: 02 学生姓名:陈维维 2014 年 11月 案例分析(一元线性回归模型) 我国城镇居民家庭人均消费支出预测 一、研究目的与要求 居民消费在社会经济的持续发展中有着重要的作用,居民合理的消费模式和居民适度的消费规模有利于经济持续健康的增长,而且这也是人民生活水平的具体体现。从理论角度讲,消费需求的具体内容主要体现在消费结构上,要增加居民消费,就要从研究居民消费结构入手,只有了解居民消费结构变化的趋势和规律,掌握消费需求的热点和发展方向,才能为消费者提供良好的政策环境,引导消费者合理扩大消费,才能促进产业结构调整与消费结构优化升级相协调,才能推动国民经济平稳、健康发展。例如,2008年全国城镇居民家庭平均每人每年消费支出为元,最低的青海省仅为人均元,最高的上海市达人均元,上海是黑龙江的倍。为了研究全国居民消费水平及其变动的原因,需要作具体的分析。影响各地区居民消费支出有明显差异的因素可能很多,例如,零售物价指数、利率、居民财产、购物环境等等都可能对居民消费有影响。为了分析什么是影响各地区居民消费支出有明显差异的最主要因素,并分析影响因素与消费水平的数量关系,可以建立相应的计量经济模型去研究。 二、模型设定

我研究的对象是各地区居民消费的差异。居民消费可分为城镇居民消费和农村居民消费,由于各地区的城镇与农村人口比例及经济结构有较大差异,最具有直接对比可比性的是城市居民消费。而且,由于各地区人口和经济总量不同,只能用“城镇居民每人每年的平均消费支出”来比较,而这正是可从统计年鉴中获得数据的变量。 所以模型的被解释变量Y选定为“城镇居民每人每年的平均消费支出”。 因为研究的目的是各地区城镇居民消费的差异,并不是城镇居民消费在不同时间的变动,所以应选择同一时期各地区城镇居民的消费支出来建立模型。因此建立的是2008年截面数据模型。影响各地区城镇居民人均消费支出有明显差异的因素有多种,但从理论和经验分析,最主要的影响因素应是居民收入,其他因素虽然对居民消费也有影响,但有的不易取得数据,如“居民财产”和“购物环境”;有的与居民收入可能高度相关,如“就业状况”、“居民财产”;还有的因素在运用截面数据时在地区间的差异并不大,如“零售物价指数”、“利率”。因此这些其他因素可以不列入模型,即便它们对居民消费有某些影响也可归入随即扰动项中。 为了与“城镇居民人均消费支出”相对应,选择在统计年鉴中可以获得的“城市居民每人每年可支配收入”作为解释变量X。 以下是2008年各地区城镇居民人均年消费支出和可支配收入表

多元线性回归实例分析

多元线性回归,主要是研究一个因变量与多个自变量之间的相关关系,跟一元回归原理差不多,区别在于影响因素(自变量)更多些而已,例如:一元线性回归方程为:毫无疑问,多元线性回归方程应该为: 上图中的 x1, x2, xp分别代表“自变量”Xp截止,代表有P个自变量,如果有“N组样本,那么这个多元线性回归,将会组成一个矩阵,如下图所示: 那么,多元线性回归方程矩阵形式为: 其中:代表随机误差,其中随机误差分为:可解释的误差和不可解释的误差,随机误差必须满足以下四个条件,多元线性方程才有意义(一元线性方程也一样)1:服成正太分布,即指:随机误差必须是服成正太分别的随机变量。 2:无偏性假设,即指:期望值为0 3:同共方差性假设,即指,所有的随机误差变量方差都相等 4:独立性假设,即指:所有的随机误差变量都相互独立,可以用协方差解释。 今天跟大家一起讨论一下,SPSS---多元线性回归的具体操作过程,下面以教程教程数据为例,分析汽车特征与汽车销售量之间的关系。通过分析汽车特征跟汽车销售量的关系,建立拟合多元线性回归模型。数据如下图所示: 点击“分析”——回归——线性——进入如下图所示的界面: 将“销售量”作为“因变量”拖入因变量框内,将“车长,车宽,耗油率,车净重等10个自变量拖入自变量框内,如上图所示,在“方法”旁边,选择“逐步”,当然,你也可以选择其它的方式,如果你选择“进入”默认的方式,在分析结果中,将会得到如下图所示的结果:(所有的自变量,都会强行进入)

如果你选择“逐步”这个方法,将会得到如下图所示的结果:(将会根据预先设定的“F统计量的概率值进行筛选,最先进入回归方程的“自变量”应该是跟“因变量”关系最为密切,贡献最大的,如下图可以看出,车的价格和车轴跟因变量关系最为密切,符合判断条件的概率值必须小于,当概率值大于等于时将会被剔除) “选择变量(E)" 框内,我并没有输入数据,如果你需要对某个“自变量”进行条件筛选,可以将那个自变量,移入“选择变量框”内,有一个前提就是:该变量从未在另一个目标列表中出现!,再点击“规则”设定相应的“筛选条件”即可,如下图所示: 点击“统计量”弹出如下所示的框,如下所示: 在“回归系数”下面勾选“估计,在右侧勾选”模型拟合度“ 和”共线性诊断“ 两个选项,再勾选“个案诊断”再点击“离群值”一般默认值为“3”,(设定异常值的依据,只有当残差超过3倍标准差的观测才会被当做异常值)点击继续。 提示: 共线性检验,如果有两个或两个以上的自变量之间存在线性相关关系,就会产生多重共线性现象。这时候,用最小二乘法估计的模型参数就会不稳定,回归系数的估计值很容易引起误导或者导致错误的结论。所以,需要勾选“共线性诊断”来做判断 通过容许度可以计算共线性的存在与否?容许度TOL=1-RI平方或方差膨胀因子(VIF): VIF=1/1-RI平方,其中RI平方是用其他自变量预测第I个变量的复相关系数,显然,VIF为TOL的倒数,TOL的值越小,VIF的值越大,自变量XI与其他自变量之间存在共线性的可能性越大。 提供三种处理方法: 1:从有共线性问题的变量里删除不重要的变量 2:增加样本量或重新抽取样本。 3:采用其他方法拟合模型,如领回归法,逐步回归法,主成分分析法。 再点击“绘制”选项,如下所示:

一元线性回归方程案例数据

一元线性回归方程案例数据 8. 一个工厂在某年里每月产品的总成本(单位:万元)与月产量(单位:万件)之间有如下一组数据: 则月总成本与月产量之间的线性回归方程为________. 收藏加入试题篮题目有误查看详解 9. 某中学高一期中考试后,对成绩进行分析,从13班中选出5名学生的总成绩和外语成绩如下表: 则外语成绩对总成绩的回归直线方程是_______________________. 收藏加入试题篮题目有误查看详解 三. 解答题(本大题共5小题,共0分) 10. 在国民经济中,社会生产与货运之间有着密切关系,下面列出1991—2000年中某地区货运量与工业总产值的统计资料: 利用上述资料:(1)画出散点图;(2)计算这两组变量的相关系数; (3)在显著水平0.05的条件下,对变量与进行相关性检验; (4)如果变量与之间具有线性相关关系,求出回归直线方程. 收藏加入试题篮题目有误查看详解 11. 随机选取15家销售公司,由营业报告中查出其上年度的广告费(占总费用的百分比)及盈利额(占销售总额的百分比)列表如下:

试根据上述资料:(1)画出散点图;(2)计算出这两组变量的相关系数; (3)在显著水平O.01的条件下,对变量x与y进行相关性检验; (4)如果变量x与y之间具有线性相关关系,求出回归直线方程; (5)已知某销售公司的广告费占其总费用的1.7%,试估计其盈利净额占销售总额的百分比. 收藏加入试题篮题目有误查看详解 12. 商品零售商要了解每周的广告费及消费额(单位:万元)之间的关系,记录如下: 利用上述资料: (1)画出散点图; (2)求销售额对广告费的一元线性回归方程; (3)求出两个变量的相关系数. 收藏加入试题篮题目有误查看详解 13. 某城区为研究城镇居民月家庭人均生活费支出和月收入的相关关系,随机抽取10户进行调查,其结果如下: 利用上述资料:(1)画出散点图;(2)计算这两组变量的相关系数; (3)在显著水平0.05的条件下,对变量与进行相关性检验; (4)如果变量与之间具有线性相关关系,求出回归直线方程; (5)测算人均收入为280元时,人均生活费支出应为多少元? 收藏加入试题篮题目有误查看详解 14. 要分析学生初中升学的数学成绩对高一年级数学学习有什么影响,在高一年级学生中随机抽选10名学生,分析他们入学的数学成绩和高一年级期末数学考试成绩(如下表): (1)画出散点图;(2)计算入学成绩与高一期末考试成绩的相关关系; (3)对变量与进行相关性检验,如果与之间具有线性相关关系,求出一元线性回归方程; (4)若某学生入学数学成绩为80分,试估计他高一期末数学考试成绩.

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