医学统计学第14,15讲相关与回归分析(一、二)
相关性与回归分析
相关性与回归分析在我们的日常生活和各种科学研究中，经常会遇到需要分析两个或多个变量之间关系的情况。
这时候，相关性与回归分析就成为了非常有用的工具。
它们能够帮助我们理解变量之间的相互影响，预测未来的趋势，以及为决策提供有力的依据。
让我们先来聊聊相关性。
相关性主要是用来衡量两个变量之间线性关系的紧密程度。
比如说，我们想知道一个人的身高和体重之间有没有关系，或者学习时间和考试成绩之间是不是存在关联。
相关性分析会给出一个数值，这个数值通常在－1 到 1 之间。
如果相关性数值接近 1，那就表示两个变量之间存在很强的正相关关系，也就是说，一个变量增加，另一个变量也会随之增加。
相反，如果相关性数值接近－1，就是很强的负相关关系，一个变量增加，另一个变量会减少。
而当相关性数值接近 0 时，则表示两个变量之间几乎没有线性关系。
举个例子，我们发现气温和冰淇淋销量之间存在正相关关系。
天气越热，人们购买冰淇淋的数量往往就越多。
但是要注意，相关性并不意味着因果关系。
虽然气温和冰淇淋销量高度相关，但气温升高并不是导致人们购买冰淇淋的唯一原因，可能还有其他因素，比如人们的消费习惯、促销活动等。
接下来，我们再深入了解一下回归分析。
回归分析实际上是在相关性分析的基础上更进一步，它不仅能够告诉我们变量之间的关系强度，还能建立一个数学模型来预测一个变量的值，基于另一个或多个变量的值。
比如说，我们通过收集数据，发现房子的面积和价格之间存在一定的关系。
然后，我们可以使用回归分析建立一个方程，比如“价格＝ a×面积＋b”，其中 a 和 b 是通过数据分析计算出来的系数。
这样，当我们知道一个房子的面积时，就可以用这个方程来预测它大概的价格。
回归分析有很多种类型，常见的有线性回归和非线性回归。
线性回归假设变量之间的关系是直线的，就像我们刚才提到的房子面积和价格的例子。
但在很多实际情况中，变量之间的关系并不是直线，而是曲线，这时候就需要用到非线性回归。
医学统计学(课件)线性相关与回归
• X-自变量（independent variable）；
• Y-应变量（dependent variable）；
•
Y
-
给定cept）或常数项（constant term）；
• b - 回归系数（regression coefficient）。
回归方程参数的计算
表11-2 方差分析表
变异来源 SS
MS
F
总变异 14563.13
8
回归
12538.06
1
12538.06 43.34
残差
2025.07
7
289.30
P
<0.01
Hypothesis test
（二） t 检验
b0 t
Sb
Sb
SY X l XX
n2
SY X
SS残差
残差
lYY
(Y Y )2
Y 2 ( Y )2 n
• 例11-2 从男青年总体中随机抽取11名男青年组成 样本，分别测量每个男青年的身高和前臂长，测
量结果如表11-3所示，试计算身高与前臂长之间
的相关系数。
52
50
48
前臂长(cm)
46
44
42
40
150
160
170
180
190
则回归方程为：
Yˆ 13.049 9.94X
simple regression
（3）作回归直线
• 按上述回归方程，在 X 实测值的范围内，任取两个 相距较远的点 A( X1 ,Yˆ1 ) 和 B( X2 ,Yˆ2 )，连接A、B两点 即得到回归直线。
医学统计学课件：回归分析
线性回归模型的预测
利用模型进行预测
根据建立的模型，可以利用自变量值预测因变量值。
预测精度评估
通过比较预测值与真实值的差异，评估模型的预测精度。
预测范围扩展
如果仅有一个样本的数据，则可以利用该样本建立模型并预测其他 类似样本的数据。
03
逻辑回归分析
逻辑回归模型的建立
01
确定自变量和因变量
02
数据的概率化
04
多元线性回归分析
多元线性回归模型的建立
确定自变量和因变量
根据研究目的和已有的知识，确定影响因变量的自变量。
数据预处理
对数据进行清理、缩放和标准化等预处理，以提高模型的准确性和稳定性。
模型拟合
使用最小二乘法等数学优化方法，拟合出多元线性回归模型。
多元线性回归模型的评估
01
02
03
残差分析
观察残差是否符合假设， 如正态分布、独立同分布 等。
偏最小二乘回归分析
总结词
偏最小二乘回归分析是一种广泛应用的回归方法，它 通过构建两个投影矩阵，将自变量和因变量同时进行 线性投影，以解决传统最小二乘法在处理具有多重共 线性的自变量时的不足。
详细描述
偏最小二乘回归分析通过迭代的方式，分别计算自变 量和因变量的投影矩阵，从而对数据进行最佳投影， 以获得更准确的回归系数估计。这种方法能够有效地 处理具有多重共线性的自变量，提高回归模型的精度 和预测能力。在医学领域，偏最小二乘回归分析可以 应用于研究多个生物标志物对某种疾病的影响，以及 疾病的诊断和预测。
通过对手术患者的康复情况、生存率等指标进行数据分析， 评估手术效果及并发症风险。
评估药物疗效
通过对比药物治疗前后的生化指标、症状改善情况等数据， 评估药物治疗效果及不良反应发生风险。
回归分析与相关分析
相关分析与回归分析
第11页
根据回归函数的意义，当X取xi时，Y的期望值 应为f(xi)，由于随机误差，观察值yi与f(xi)之间有
一定的差距，即：
yi f (xi ) i
i是第i次试验的误差。 对于Y （ y1, y2 , , yn） , X (x1, x2 , , xn )和 (1, 2 , , n ) 有
27 May 2020
相关分析与回归分析
第22页
三、回归方程的检验
1．随机误差 2 的估计
由一元线性回归方程的模型：
yi a bxi i i ~ N (0 , 2 )
Y ~ N (a bx , 2 )
以D剩为基础作为 2的估计是合理的，其估计为
n
n
D剩
2 i
( yi (aˆ bˆxi ))2
27 May 2020
相关分析与回归分析
第8页
第二节 回归分析
一、确定回归函数的思想
要全面地考察两个变量 X、Y 之间的关系，我们就要研究Y 的
条件分布 F (y | X=x ) 随 X 取值 x 的变化情况. 很自然我们会 想到用 F ( y | X=x ) 的数学期望(平均值)来代替它，这样就可 以通过研究 x 与 Y 的条件期望值之间的关系来代表 X 与 Y 之 间的关系. 即：
显著. n个y值的总差异记为D总
n
D总＝ ( yi y) 2 l yy
程进行预测和控制.
27 May 2020
相关分析与回归分析
第6页
“回归” 一词的历史渊源
“回归”一词最早由Francis Galton引入。英国著
名人类学家Franics Galton（1822－1911）于1885年在
医学统计学课件：回归分析
生存分析模型
生存分析模型概述
生存分析模型是用于研究生存时间与相关因素 之间关系的一种统计分析方法。
模型的建立与拟合
通过Cox比例风险模型等统计技术，拟合生存分 析模型，并评估模型的拟合效果。
生存曲线与影响因素
利用生存曲线描述生存时间与影响因素之间的关系，并评估不同因素对生存时 间的影响。
正态性
误差项应服从正态分布，即近似于钟形曲线。如 果误差项存在偏离正态分布的情况，需要采取措 施进行调整。
多重共线性诊断
定义：多重共线性是指自变量之间存在 较强的线性相关关系，导致模型估计失 真或不稳定。
特征值：如果特征值接近于0，则表明存 在严重的多重共线性问题。
条件指数：条件指数大于10表明模型受 到多重共线性的影响。
模型构建流程
数据清洗
对数据进行预处理，包括缺失值填充、异常值处理等，以确保数 据的质量和可靠性。
模型构建
根据已知的变量和因变量之间的关系，构建线性回归模型。
模型优化
通过逐步回归等方法对模型进行优化，以提高模型的预测精度和 稳定性。
模型评估指标
拟合优度
通过计算模型的R²值等指标，评估模型对数 据的拟合程度。
回归分析的分类
线性回归分析和非线性回归分析。
线性回归模型
线性回归模型的定义
线性回归模型是一种最常用的回归分析模型，其形式为Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn。
线性回归模型的基本要素
因变量Y，自变量X1, X2, ..., Xn，以及模型中的系数β0, β1, ..., βn。
医学统计学课件：回归分析
03
信息提取
从回归模型中提取有意义的自变量组合和系数，为研究提供新的思路和方向。
多元回归模型的应用
01
预测
利用已建立的多元回归模型，预测新数据或未来数据的因变量值。
02
分类
结合回归模型和分类算法，将因变量进行分类，实现对数据的深度挖掘。
05
其他回归分析方法
总结词
岭回归分析是一种用于处理共线性数据的线性回归方法，通过引入一个惩罚项来改善模型的稳定性和预测精度。
通过线性回归模型，可以估计自变量对因变量的影响程度和方向。
在线性回归模型中，可以考察自变量之间的交互作用，以及自变量与因变量的交互作用。
03
逻辑回归分析
逻辑回归模型的建立
确定自变量和因变量
首先需要确定影响因变量哪些因素作为自变量，并明确因变量和自变量的关系。
数据的正态性检验
对各变量进行正态性检验，以确保数据满足正态分布的要求。
逻辑回归模型的检验
逻辑回归模型的应用
分层分析
根据预测结果，将研究对象分成不同的层，针对不同层进行差异性分析。
风险评估
根据预测结果，对研究对象进行风险评估，以更好地进行临床决策。
预测
利用训练好的模型，输入自变量的值，得到预测的概率值。
04
多元回归分析
多元回归模型的建立
确定自变量
根据研究目的和已有知识，选择与因变量相关的多个自变量。
线性回归分析
假设自变量和因变量之间存在非线性关系，通过建立非线性回归模型来预测因变量的取值。
非线性回归分析
回归分析的分类
回归分析的基本步骤
数据清洗
对收集到的数据进行清洗，包括处理缺失值、异常值、重复数据等。
【源版】医学统计学第十四章--直线回归与相关(课堂)同
and correlation
2019/11/12
回归分析与相关分析
变量间关系：年龄～身高、肺活量～体重、 药物剂量与动物死亡率、体温与脉搏、糖尿 病人的血糖和胰岛素水平、年龄与血压等。
一.散点图：为了考察随机变量X与Y的
寻找使S(残差i)2 最小的直线
Yi （Y的估计值） = a + bXi
估计值 Yˆi
Yi
Yˆ 残差i = Yi – 估计值 i
n
n
Q S(Y Yˆ)2 (Yi Yˆi )2 Yi (a bXi 2
i 1
i 1
b
( X X )(Y Y ) (X X )2
Yˆ 1.6671 0.1392 X
回归参数a、b的解释
1. 斜率 (b)
当X每增加1个单位时， Y改变 b个单位
本例b = 0.1392，表明在所研究的年龄范围内， 年龄每增加1岁，尿肌酐含量平均增加0.1392
mmol/24h
2. Y的截距 (a) X = 0时Y的平均值 本例a＝1.6617，表示年龄为0时，尿肌酐含量 的均值为1.6617mmol/24h（注意有时这种解释 无实际意义）
Y的离均差平方和的分解
Y Y （Y Yˆ）（Yˆ Y）
可由数学证明：
（Y Y）2 （Yˆ Y）2 （Y Yˆ）2
即 SS总 SS回 SS残
V总 V回 V残
几个平方和的意义
SS总＝ (Y Y )2 ， Y的离均差平方和(total
sum of squares)，未考虑X 与Y 的回归关系 时Y 的总变异。
医学统计学课件：回归分析
回归分析在医学中的应用
05
疾病风险预测
利用回归分析，研究疾病发生的相关因素，如年龄、性别、遗传等，从而预测个体或群体在未来患某种疾病的风险。
预防措施制定
通过了解疾病影响因素，制定针对性强的预防措施，如控烟、控糖、加强锻炼等，以降低疾病发生概率。
疾病预测与预防
治疗效果评估与优化治疗方案
通过对比治疗前后的数据，利用回归分析研究治疗效果的影响因素，如治疗方式、病情严重程度等，为改进治疗方案提供依据。
时间序列回归分析
分位数回归分析是一种非参数回归方法，用于估计因变量的分位数与自变量之间的关系。
总结词
在分位数回归分析中，我们通常将因变量的值分成一系列的分位数，然后估计每个分位数与自变量之间的关系。这种方法可以更加灵活地描述因变量与自变量之间的关系，并且可以更好地适应各种不同的数据类型。
详细描述
分位数回归分析
总结词
多元回归分析
总结词
时间序列回归分析是一种特殊的回归方法，用于研究时间序列数据之间的依赖关系和预测未来趋势。
详细描述
在时间序列回归分析中，我们通常有两个或更多的时间序列数据，它们在时间上具有连续性。通过时间序列回归分析，我们可以估计各个时间序列对目标时间序列的影响程度，并对目标时间序列的未来趋势进行预测。
回归分析的基本步骤
线性回归分析
02
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确定自变量和因变量
建立回归模型
模型假设检验
线性回归模型的建立
03
模型诊断
通过残差图、残差与预测值图等图形工具，对模型的假设和适应性进行诊断。
线性回归模型的评价与诊断
01
模型拟合度评估
应用R^2、校正R^2等指标，评估回归模型对数据的拟合程度。
相关与回归分析(一、二)--医学统计学120页文档
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
医学统计学 两变量间相关与回归分析
散点图
图11-1 两变量相关关系示意图
二、相关系数的定义与计算
相关系数（correlation coefficient）又称为积差 相关系数（coefficient of product moment correlation）、皮尔逊相关系数（Pearson’s correlation coefficient）、简单相关系数 （simple correlation coefficient ）等,以符号r表 示样本相关系数，ρ 表示总体相关系数。它说明具有 直线关系的两个变量，相关关系的密切程度与相关方 向的指标。其值为－１≤r≤１。
统计控制是利用回归方程进行逆估计，如要 求因变量Y在一定范围内波动，可以通过控制 自变量X的取值来实现。
例12-4 某市环境监测站在某交通点连续测定3天, 测得大气中二氧化氮(NO2) 3 浓度Y(mg/m )与当时汽车流量X(辆/小时), 共9对数据,求得回归方程
ˆ ＝-0.064866+0.000133X Y
剩余标准差SY.X=0.032522, 若NO2的最大容许浓度为0.15mg/m , 如何控制?(设α =0.05)
3
则汽车流量应
本例, n=9,查t界值表, 得单侧t0.05,(9-2)＝1.895, 按(公式10-8),单侧95%的
ˆ L＝ Y ˆ + tα ,(n-2)SY.X，则 上限为: Y ˆ L ＝(-0.064866＋0.000133X)＋1.895×0.032522 Y
计算公式
r
X x Y y X x Y y
2
2
lXY lXX lYY
2
lXX = X－x =
2
X X－
医学统计学课件：回归分析
《医学统计学课件：回归分析》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•回归分析概述•线性回归分析•逻辑回归分析•多重回归分析•回归分析的软件实现•回归分析的应用场景与实例01回归分析概述回归分析是一种统计学方法，研究因变量与自变量之间的关系，并预测因变量在给定自变量值下的值。
定义回归分析旨在找出一个或多个自变量与因变量之间的定量关系，以便根据自变量的值预测因变量的值，或者评估因变量在自变量变化时的稳定性。
目的定义与目的线性回归研究因变量与一个或多个自变量之间的线性关系。
多重回归研究因变量与多个自变量之间的关系，同时考虑它们之间的相互作用。
逻辑回归研究分类因变量与一个或多个自变量之间的关系，主要用于二元分类问题。
非线性回归研究因变量与一个或多个自变量之间的非线性关系，如曲线、曲面等。
回归分析的种类0102确定研究问题和研究设计明确要研究的问题和设计实验或收集数据的方式。
数据收集和整理收集与问题相关的数据，并进行整理和清洗。
选择合适的回归模型根据数据的特征和问题的需求选择合适的回归模型。
拟合模型使用选定的模型对数据进行拟合，得到回归系数。
模型评估评估模型的性能和预测能力，通常使用统计指标如R²、均方误差等。
回归分析的基本步骤03040502线性回归分析线性回归分析是一种预测性的统计方法，它通过研究自变量（通常是多个）与因变量（我们想要预测或解释的变量）之间的关系，建立它们之间的线性关系模型。
模型线性回归模型通常表示为 y = β0 +β1*x1 + β2*x2 + ... + βn*xn + ε，其中 y 是因变量，x1, x2, ..., xn 是自变量，β0, β1, ..., βn 是模型参数，ε 是误差项。
定义定义与模型VS参数估计线性回归分析的参数通常通过最小二乘法进行估计，这种方法试图找到最适合数据的一组参数值，使得因变量的观察值与预测值之间的平方误差最小。
假设检验在检验自变量与因变量之间是否存在显著线性关系时，通常会使用 F 检验或 t 检验。
统计学的相关与回归分析
统计学的相关与回归分析统计学是一门研究数据收集、分析和解释的学科。
相关与回归分析是统计学中常用的两种方法，用于探索和解释变量之间的关系。
本文将介绍相关与回归分析的基本概念、应用和意义。
一、相关分析相关分析用于确定两个或多个变量之间的关联程度。
相关系数是用来衡量变量之间线性相关关系强弱的统计指标。
相关系数的取值范围为-1到+1，其中-1表示完全负相关，+1表示完全正相关，0表示无相关关系。
相关分析的步骤如下：1. 收集数据：收集相关的数据，包括两个或多个变量的观测值。
2. 计算相关系数：使用合适的统计软件计算相关系数，如皮尔逊相关系数（Pearson）或斯皮尔曼等级相关系数（Spearman）。
3. 判断相关性：根据相关系数的取值范围，判断变量之间的关系。
相关系数接近于-1或+1时，表明变量之间线性相关性较强，接近于0时表示无相关性。
4. 解释结果：根据相关分析的结果，解释变量之间关联的程度和方向。
相关分析的应用：- 市场调研：通过相关分析可以了解产品的市场需求和用户行为之间是否存在相关关系，以指导市场决策。
- 医学研究：相关分析可以帮助医学研究人员确定疾病与危险因素之间的相关性，从而提供预防和治疗方案。
二、回归分析回归分析用于描述和预测因变量与自变量之间的关系。
通过回归分析可以建立一个数学模型，根据自变量的取值来预测因变量的值。
回归分析常用的方法包括线性回归、多项式回归和逻辑回归等。
回归分析的步骤如下：1. 收集数据：收集因变量和自变量之间的观测数据。
2. 建立模型：选择适当的回归模型，如线性回归模型、多项式回归模型或逻辑回归模型。
3. 拟合模型：使用统计软件对回归模型进行拟合，得到回归系数和拟合优度指标。
4. 检验模型：通过假设检验和拟合优度指标来评估回归模型的适应程度和预测能力。
5. 解释结果：根据回归系数和显著性水平，解释自变量对因变量的影响程度和方向。
回归分析的应用：- 经济预测：回归分析可以用于预测国民经济指标、股票价格和消费行为等。
相关与回归分析(一、二)--医学统计学共120页文档
相关与回归分析(一、二)--医学统计学
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一Байду номын сангаас子不要学很多。——洛克