回归方程的函数形式
七种回归分析方法个个经典
七种回归分析方法个个经典什么是回归分析？回归分析是一种预测性的建模技术，它研究的是因变量（目标）和自变量（预测器）之间的关系。
这种技术通常用于预测分析，时间序列模型以及发现变量之间的因果关系。
例如，司机的鲁莽驾驶与道路交通事故数量之间的关系，最好的研究方法就是回归。
回归分析是建模和分析数据的重要工具。
在这里，我们使用曲线/线来拟合这些数据点，在这种方式下，从曲线或线到数据点的距离差异最小。
我会在接下来的部分详细解释这一点。
我们为什么使用回归分析？如上所述，回归分析估计了两个或多个变量之间的关系。
下面，让我们举一个简单的例子来理解它：比如说，在当前的经济条件下，你要估计一家公司的销售额增长情况。
现在，你有公司最新的数据，这些数据显示出销售额增长大约是经济增长的2.5倍。
那么使用回归分析，我们就可以根据当前和过去的信息来预测未来公司的销售情况。
使用回归分析的好处良多。
具体如下：1.它表明自变量和因变量之间的显著关系；2.它表明多个自变量对一个因变量的影响强度。
回归分析也允许我们去比较那些衡量不同尺度的变量之间的相互影响，如价格变动与促销活动数量之间联系。
这些有利于帮助市场研究人员，数据分析人员以及数据科学家排除并估计出一组最佳的变量，用来构建预测模型。
我们有多少种回归技术？有各种各样的回归技术用于预测。
这些技术主要有三个度量（自变量的个数，因变量的类型以及回归线的形状）。
我们将在下面的部分详细讨论它们。
对于那些有创意的人，如果你觉得有必要使用上面这些参数的一个组合，你甚至可以创造出一个没有被使用过的回归模型。
但在你开始之前，先了解如下最常用的回归方法：1.Linear Regression线性回归它是最为人熟知的建模技术之一。
线性回归通常是人们在学习预测模型时首选的技术之一。
在这种技术中，因变量是连续的，自变量可以是连续的也可以是离散的，回归线的性质是线性的。
线性回归使用最佳的拟合直线（也就是回归线）在因变量（Y）和一个或多个自变量（X）之间建立一种关系。
05_回归方程的函数形式
b1 ln Y0 ， b 2 ln(1 r ) ， 并 加 上 随 机 误 差 项 ，
则复利公式变成了对数到线性的半对数模型：
ln(Yt ) b1 b 2 t u t
所以复利增长率 1。 Example 9.4 The growth of the U.S. Population,1970 to 1999 pp258-259
Y / Y Y / Y X b2 （ 是 一 个 b2 （ 是 个 常 数 ） X / X Y X / X
变量）
注：当用 X 和 Y 的样本均值 代 入 时（ b2
X ） ，即 为 样 本 期 Y
的平均产弹性。
Y 对 X 的 斜率 判定系 数 R2
b2 （ 常 数 ）
X 对 Y 变动的解释比例
两边取以 e 为底的对数得：
ln Yt ln a1 a 2 ln X t u t
设
Yt* ln Yt , X* t ln X t , b1 ln a 1 , b 2 a 2 则 模 型 变 为 ： Yt* b1 b 2 X* t u t（ 变 换 后 的 模 型 为 线 性 模 型 ，该 模
厦门大学经济学院 胡朝霞
1
当 当 的。
b2 1 时 ， 则 称 该 商 品 的 价 格 是 有 弹 性 的 ；
b2 1 时 ， 则 称 该 商 品 的 价 格 是 无 （ 缺 乏 ） 弹 性
思 考 ： 如 何 检 验 价 格 弹 性 的 特 征 ？ (用 t 检 验 ) 由于双对数模型的弹性是一个常数，所以双对数模 型又称为不变弹性模型。 2． 双 对 数 模 型 与 一 般 线 性 模 型 的 比 较 ：
r eb 1, 即 等 于 回 归 系 数 的 反 对 数 减
计量经济学_詹姆斯斯托克_第8章_非线性的回归模型
Ln(TestScore) = 6.336 + 0.0554 ln(Incomei) (0.006) (0.0021)
假设 Income 从$10,000 增加到$11,000（或者 10%）。
则 TestScore 增加大约 0.0554 10% = 0.554%。
如果 TestScore = 650, 意味着测试成绩预计会增加
非线性的回归模型
非线性的回归函数
“非线性”的含义：
（1）非线性的函数 自变量与解释变量之间的非线性
函 数形式。
（2）非线性的回归 参数与随机项的非线性形式。
非线性的回归函数
一、多项式回归 二、对数回归 三、自变量的交互作用 四、其他非线性形式的回归 五*、非线性回归（参数非线性）
一、多项式回归
1、指数函数曲线
指数函数方程有两种形式：
yˆ aebx yˆ abx
y a＞0，b＞0
a＞0，b＜0
x
图11.1方yˆ 程 aebx 的图象
二、对数函数曲线
对数函数方程的一般表达式为：
yˆ a b ln x
y
b＞0
b＜0
x
图11.2 方程yˆ =a+blnx 的图象
（2）根据拟合程度的好坏来确定（如，利用spss 的相关功能） 在社会科学领域里，阶数不会太高！
一、多项式回归
形式： Y 0 1X 2 X 2 ...r X r u
（2）多项式的本质 泰勒展开
一、多项式回归
形式： Y 0 1X 2 X 2 ...r X r u
Y——收入； D1——性别（1——男；0——女） D2——学历（1——大学学历；0——没有）
计量经济学课件 第5章 回归模型的函数形式
• 模型选择的重点不是在判定系数大小，而是要考 虑进入模型的解释变量之间的相关性（即理论基 础）、解释变量系数的预期符号、变量的统计显 著性、以及弹性系数这样的度量工具。
线性回归模型的弹性系数计算
• 平均弹性：
E
Y X
X Y
B2
X Y
多元对数线性回归模型
• 偏弹性系数的含义： 在其他变量（如，X3）保持不变的条件下，X2 每变动1%，被解释变量Y变动的百分比为B2；
• （3）菲利普斯曲线
被解释变量：英国货币工资变化率，解释变量：失业率 结论：失业率上升，工资增长率会下降。 在自然失业率UN上下，工资变动幅度快慢不同。即失业率低于自然失业率时，工 资随失业率单位变化而上升快于失业率高于自然失业率时工资随失业率单位变化而下 降。
（P113例5-6） 倒数模型： 菲利普斯曲线
依据经济理论，失业率上升，工资增长率会下降；且 当失业率处于不同水平时，工资变动率变动的程度会 不一样，即Y对X 的斜率（Y / X）不会是常数。
Y / X 20.588*(1/ X 2 )
R2 0.6594
模型选择：
1、依据经济理论
以及经验判断；
2、辅助于对拟合
R2 0.5153 Y / X 0.79
1、B1、B2、B4 0； 2、B3 0 3、B32 3B2B4
WHY? —所以经济理论的学习对于模型的建立、选择
和检验有非常关键和重要的意义。 24
四、模型（形式）选择的依据
经济理论
工作经验
1、模型的建立需要正确地理论、合适可用的数据、 对各种模型统计性质的完整理解以及经验判断。
模型选择的基本准则：进入模型中的解释变量的关系（即 理论基础）、解释变量系数的预期符号、弹性系数等经济 指标、统计显著性等
线 性 回 归 方 程 推 导
线性回归之最小二乘法线性回归Linear Regression——线性回归是机器学习中有监督机器学习下的一种简单的回归算法。
分为一元线性回归(简单线性回归)和多元线性回归,其中一元线性回归是多元线性回归的一种特殊情况,我们主要讨论多元线性回归如果因变量和自变量之间的关系满足线性关系(自变量的最高幂为一次),那么我们可以用线性回归模型来拟合因变量与自变量之间的关系.简单线性回归的公式如下:y^=ax+b hat y=ax+by^?=ax+b多元线性回归的公式如下:y^=θTx hat y= theta^T x y^?=θTx上式中的θthetaθ为系数矩阵,x为单个多元样本.由训练集中的样本数据来求得系数矩阵,求解的结果就是线性回归模型,预测样本带入x就能获得预测值y^hat yy^?,求解系数矩阵的具体公式接下来会推导.推导过程推导总似然函数假设线性回归公式为y^=θxhat y= theta xy^?=θx.真实值y与预测值y^hat yy^?之间必然有误差?=y^?yepsilon=haty-y?=y^?y,按照中心极限定理(见知识储备),我们可以假定?epsilon?服从正态分布,正态分布的概率密度公式为:ρ(x)=1σ2πe?(x?μ)22σ2rho (x)=frac {1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(x-mu)^2}{2sigma^2}}ρ(x)=σ2π1e2σ2(x?μ)2?为了模型的准确性,我们希望?epsilon?的值越小越好,所以正态分布的期望μmuμ为0.概率函数需要由概率密度函数求积分,计算太复杂,但是概率函数和概率密度函数呈正相关,当概率密度函数求得最大值时概率函数也在此时能得到最大值,因此之后会用概率密度函数代替概率函数做计算.我们就得到了单个样本的误差似然函数(μ=0,σmu=0,sigmaμ=0,σ为某个定值):ρ(?)=1σ2πe?(?0)22σ2rho (epsilon)=frac {1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(epsilon-0)^2}{2sigma^2}}ρ(?)=σ2π?1?e?2σ2(?0)2?而一组样本的误差总似然函数即为:Lθ(?1,?,?m)=f(?1,?,?m∣μ,σ2)L_theta(epsilon_1,cdots,e psilon_m)=f(epsilon_1,cdots,epsilon_m|mu,sigma^2)Lθ?(?1?,? ,?m?)=f(?1?,?,?m?∣μ,σ2)因为我们假定了?epsilon?服从正态分布,也就是说样本之间互相独立,所以我们可以把上式写成连乘的形式:f(?1,?,?m∣μ,σ2)=f(?1∣μ,σ2)?f(?m∣μ,σ2)f(epsilon_1,cdots,epsilon_m|mu,sigma^2)=f(epsilon_1|mu,sigma^2)*cdots *f(epsilon_m|mu,sigma^2)f(?1?,?,?m?∣μ,σ2)=f(?1?∣μ,σ2)?f(?m?∣μ,σ2) Lθ(?1,?,?m)=∏i=1mf(?i∣μ,σ2)=∏i=1m1σ2πe?(?i?0)22σ2L_theta(epsilon_1,cdots,epsilon_m)=prod^m_{i=1}f(epsilon _i|mu,sigma^2)=prod^m_{i=1}frac{1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(epsilon_i-0)^2}{2sigma^2}}Lθ? (?1?,?,?m?)=i=1∏m?f(?i?∣μ,σ2)=i=1∏m?σ2π?1?e?2σ2(?i?0)2?在线性回归中,误差函数可以写为如下形式:i=∣yiy^i∣=∣yiθTxi∣epsilon_i=|y_i-haty_i|=|y_i-theta^Tx_i|?i?=∣yi?y^?i?∣=∣yi?θTxi?∣最后可以得到在正态分布假设下的总似然估计函数如下:Lθ(?1,?,?m)=∏i=1m1σ2πe?(?i?0)22σ2=∏i=1m1σ2πe?(yi θTxi)22σ2L_theta(epsilon_1,cdots,epsilon_m)=prod^m_{i=1} frac{1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(epsilon_i-0)^2}{2sigma^2}}=pro d^m_{i=1}frac{1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(y_i-theta^Tx_i)^2}{2sigma^2}}L θ?(?1?,?,?m?)=i=1∏m?σ2π?1?e?2σ2(?i?0)2?=i=1∏m?σ2π?1 e2σ2(yi?θTxi?)2?推导损失函数按照最大总似然的数学思想(见知识储备),我们可以试着去求总似然的最大值.遇到连乘符号的时候,一般思路是对两边做对数运算(见知识储备),获得对数总似然函数:l(θ)=loge(Lθ(?1,?,?m))=loge(∏i=1m1σ2πe?(yi?θTxi)22σ2)l(theta)=log_e(L_theta(epsilon_1,cdots,epsilon_m))=log_ e(prod^m_{i=1}frac{1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(y_i-theta^Tx_i)^2}{2sigma^2}}) l(θ)=loge?(Lθ?(?1?,?,?m?))=loge?(i=1∏m?σ2π?1?e?2σ2(yi θTxi?)2?)l(θ)=loge(∏i=1m1σ2πe?(yi?θTxi)22σ2)=∑i=1mloge1σ2πexp(?(yi?θTxi)22σ2)=mloge1σ2π?12σ2∑i=1m(yi?θTxi)2l (theta) = log_e(prod^m_{i=1}frac {1}{sigmasqrt{2pi}}e^{-frac{(y_i-theta^Tx_i)^2}{2sigma^2}}) = sum_{i=1}^mlog_efrac {1}{sigmasqrt{2pi}}exp({-frac{(y_i-theta^Tx_i)^2}{2sigma^2} })=mlog_efrac{1}{sigmasqrt{2pi}}-frac{1}{2sigma^2}sum^m_{i= 1}(y^i-theta^Tx^i)^2l(θ)=loge?(i=1∏m?σ2π?1?e?2σ2(yi?θTxi?)2?)=i=1∑m?loge?σ2π?1?exp(?2σ2(yi?θTxi?)2?)=mloge?σ2π?1?2σ21?i=1∑m?(yi?θTxi)2前部分是一个常数,后部分越小那么总似然值越大,后部分则称之为损失函数,则有损失函数的公式J(θ)J(theta)J(θ):J(θ)=12∑i=1m(yi?θTxi)2=12∑i=1m(yi?hθ(xi))2=12∑i=1m (hθ(xi)?yi)2J(theta)=frac{1}{2}sum^m_{i=1}(y^i-theta^Tx^i)^2=frac{1}{2} sum^m_{i=1}(y^i-h_theta(x^i))^2=frac{1}{2}sum^m_{i=1}(h_the ta(x^i)-y^i)^2J(θ)=21?i=1∑m?(yi?θTxi)2=21?i=1∑m?(yi?hθ?(xi))2=21?i=1∑m?(hθ?(xi)?yi)2解析方法求解线性回归要求的总似然最大,需要使得损失函数最小,我们可以对损失函数求导.首先对损失函数做进一步推导:J(θ)=12∑i=1m(hθ(xi)?yi)2=12(Xθ?y)T(Xθ?y)J(theta)=fr ac{1}{2}sum^m_{i=1}(h_theta(x^i)-y^i)^2=frac{1}{2}(Xtheta-y )^T(Xtheta-y)J(θ)=21?i=1∑m?(hθ?(xi)?yi)2=21?(Xθ?y)T(Xθy)注意上式中的X是一组样本形成的样本矩阵,θthetaθ是系数向量,y也是样本真实值形成的矩阵,这一步转换不能理解的话可以试着把12(Xθ?y)T(Xθ?y)frac{1}{2}(Xtheta-y)^T(Xtheta-y)21?(Xθ?y) T(Xθ?y)带入值展开试试.J(θ)=12∑i=1m(hθ(xi)?yi)2=12(Xθ?y)T(Xθ?y)=12((Xθ)T? yT)(Xθ?y)=12(θTXT?yT)(Xθ?y)=12(θTXTXθ?yTXθ?θTXTy+yTy)J(theta)=frac{1}{2}sum^m_{i=1}(h_theta(x^i)-y^i)^2=frac{1} {2}(Xtheta-y)^T(Xtheta-y)=frac{1}{2}((Xtheta)^T-y^T)(Xtheta -y)=frac{1}{2}(theta^TX^T-y^T)(Xtheta-y)=frac{1}{2}(theta^T X^TXtheta-y^TXtheta-theta^TX^Ty+y^Ty)J(θ)=21?i=1∑m?(hθ?( xi)?yi)2=21?(Xθ?y)T(Xθ?y)=21?((Xθ)T?yT)(Xθ?y)=21?(θTXT yT)(Xθ?y)=21?(θTXTXθ?yTXθ?θTXTy+yTy)根据黑塞矩阵可以判断出J(θ)J(theta)J(θ)是凸函数,即J(θ)J(theta)J(θ)的对θthetaθ的导数为零时可以求得J(θ)J(theta)J(θ)的最小值.J(θ)?θ=12(2XTXθ?(yTX)T?XTy)=12(2XTXθ?XTy?XTy)=XTXθXTyfrac{partialJ(theta)}{partialtheta}=frac{1}{2}(2X^TXtheta-(y^TX)^T-X^Ty )=frac{1}{2}(2X^TXtheta-X^Ty-X^Ty)=X^TXtheta-X^Ty?θ?J(θ)? =21?(2XTXθ?(yTX)T?XTy)=21?(2XTXθ?XTy?XTy)=XTXθ?XTy 当上式等于零时可以求得损失函数最小时对应的θthetaθ,即我们最终想要获得的系数矩阵:XTXθ?XTy=0XTXθ=XTy((XTX)?1XTX)θ=(XTX)?1XTyEθ=(XTX)?1 XTyθ=(XTX)?1XTyX^TXtheta-X^Ty=0X^TXtheta=X^Ty((X^TX)^{-1}X^TX)theta=(X^TX)^{-1}X^TyEtheta=(X^TX)^{-1}X^Tytheta=(X^TX)^{-1}X^TyXTXθ?XTy=0XT Xθ=XTy((XTX)?1XTX)θ=(XTX)?1XTyEθ=(XTX)?1XTyθ=(XTX)?1XTy (顺便附上一元线性回归的系数解析解公式:θ=∑i=1m(xi?x￣)(yi?y￣)∑i=1m(xi?x ￣)2theta=frac{sum^m_{i=1}(x_i-overline{x})(y_i-overline{y} )}{sum^m_{i=1}(x_i-overline{x})^2}θ=∑i=1m?(xi?x)2∑i=1m?( xi?x)(yi?y?)?)简单实现import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# 随机创建训练集,X中有一列全为'1'作为截距项X = 2 * np.random.rand(100, 1)y = 5 + 4 * X + np.random.randn(100, 1)X = np.c_[np.ones((100,1)),X]# 按上面获得的解析解来求得系数矩阵thetatheta = np.linalg.inv(X.T.dot(X)).dot(X.T).dot(y)# 打印结果print(theta)# 测试部分X_test = np.array([[0],X_test = np.c_[(np.ones((2, 1))), X_test]print(X_test)y_predict = X_test.dot(theta)print(y_predict)plt.plot(X_test[:,-1], y_predict, 'r-')plt.axis([0, 2, 0, 15])plt.show()sklearn实现import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom sklearn.linear_model import LinearRegression X = 2 * np.random.rand(100, 1)y = 5 + 4 * X + np.random.randn(100, 1)X = np.c_[np.ones((100,1)),X]# 新建线性回归模型model = LinearRegression(fit_intercept=False)# 代入训练集数据做训练model.fit(X,y)# 打印训练结果print(model.intercept_,model.coef_)X_test = np.array([[0],X_test = np.c_[(np.ones((2, 1))), X_test]print(X_test)y_predict =model.predict(X_test)print(y_predict)plt.plot(X_test[:,-1], y_predict, 'r-')plt.axis([0, 2, 0, 15])plt.show()使用解析解的公式来求得地模型是最准确的.计算量非常大,这会使得求解耗时极多,因此我们一般用的都是梯度下降法求解.知识储备距离公式机器学习中常见的距离公式 - WingPig - 博客园中心极限定理是讨论随机变量序列部分和分布渐近于正态分布的一类定理。
线 性 回 归 方 程 推 导
sklearn - 线性回归(正规方程与梯度下降)一: 线性回归方程线性回归（英语：linear regression）是利用称为线性回归方程的最小二乘函数对一个或多个自变量和因变量之间关系进行建模的一种回归分析。
这种函数是一个或多个称为回归系数的模型参数的线性组合。
只有一个自变量的情况称为简单回归，大于一个自变量情况的叫做多元回归在线性回归中，数据使用线性预测函数来建模，并且未知的模型参数也是通过数据来估计。
这些模型被叫做线性模型。
最常用的线性回归建模是给定X值的y的条件均值是X的仿射函数。
不太一般的情况，线性回归模型可以是一个中位数或一些其他的给定X的条件下y的条件分布的分位数作为X的线性函数表示。
像所有形式的回归分析一样，线性回归也把焦点放在给定X值的y的条件概率分布，而不是X 和y的联合概率分布（多元分析领域）。
线性回归有很多实际用途。
分为以下两大类：如果目标是预测或者映射，线性回归可以用来对观测数据集的和X的值拟合出一个预测模型。
当完成这样一个模型以后，对于一个新增的X值，在没有给定与它相配对的y的情况下，可以用这个拟合过的模型预测出一个y给定一个变量y和一些变量X1X1.,XpXp{displaystyleX_{1}}X_1.,{displaystyle X_{p}}X_pX1?X1?.,Xp?Xp?，这些变量有可能与y相关，线性回归分析可以用来量化y与Xj之间相关性的强度，评估出与y不相关的，XjXj{displaystyle X_{j}}X_jXj?Xj?并识别出哪些XjXj{displaystyle X_{j}}X_jXj?Xj?的子集包含了关于y的冗余信息。
使用sklearn线性回归模型(jupyter)这里我们以波士顿的房价数据来进行使用分析(一): 导入sklearnimport numpy as np# 线性回归,拟合方程,求解系数, 一次幂# 线性方程:直来直去,不拐弯from sklearn.linear_model import LinearRegression# 导入数据集from sklearn import datasets# 导入数据分离的方法(获取数据后,一部分数据用来让回归模型学习,另一部分用来预测)from sklearn.model_selection import train_test_split(二): 获取波士顿房价数据# 获取的数据是numpy,ndarray类型data = datasets.load_boston()# 该数据内有完整的影响房价的因素和完整的房价信息,本次实验就是将数据分为两部分, 一部分用来训练模型,另一部分用来预测,最后将预测出来的数据和已有的完整信息进行对比,判断该模型是否适用于这组房价数据data # 查看data的数据结构data.feature_names # 查看影响房价的属性名# x是属性,特征,未知数X = data['data']X.shape # 运行结果是(506, 13), 506表示样本是506个, 每个样本采集了13个属性特征;13个属性,需要构建构建了13元一次方程# y是房价的估值y = data['target']# X, y = datasets.load_boston(True) 获取到X, y的值和以上的一样(三): 使用模型进行预测X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y) # 将数据进行分离(默认是3:1); train_test_split(X, y)函数会随机打乱顺序display(X_train.shape, X_test.shape) # (379, 13) ; (127, 13) # 声明算法linear = LinearRegression()# 训练模型linear.fit(X_train, y_train) # X_train, y_train是之前分离出来用来训练模型的数据y_ = linear.predict(X_test).round(1) # X_test是影响房价的因素,该预测模型能根据影响房价的因素预测剩余部分的房价# 预估数据和实际数据比较print(y_)print(y_test)经过估计数据和实际数据对比,说明算法模型适用于数据(四): 自建方程预测数据与使用线性模型得到的数据对比假设波士顿的房价数据符合线性回归的特性,则我们可以通过构建线性方程来预测波士顿剩余部分的房价信息根据一次线性回归方程: f(X)=Xw+bf(X) = Xw+bf(X)=Xw+b 可推导得出: f(X)=w1x1+W2x2+.+w13x13+b f(X) = w_1x_1+W_2x_2+.+w_{13}x_{13} +bf(X)=w1?x1?+W2?x2?+.+w13?x13?+b (有13个影响房价的因素)代码如下:# 通过训练模型,可从模型中得出系数ww_ = linear.coef_# 通过训练模型,可从模型中得出截距bb_ = linear.intercept_# 自建方程def fun(w_, b_, X):return np.dot(X, w_)+b_# 调用方程得到预估的房价信息fun(w_, b_, X_test).round(1) # round(1)保留一位小数array([31.3, 13.4, 28.6, 20.5, 20.4, 19.4, 32.2, 24. , 25.8, 29.5,24.5,25.2, 31.9, 8.2, 20.9, 29.3, 22.3, 35.2, 16.4, 18.5, 30.8, 41.1,16.2, 13.7, 17.7, 23.8, 7.8, 12. , 20.5, 15.3, 29.3, 26.8, 31.8,26. , 30.4, 39.2, 25.3, 40.7, 11.6, 27.3, 16.7, 18.8, 19.5, 19.9,20.7, 22.8, 17.4, 21.6, 23.3, 30. , 25.2, 23.7, 34.2, 18.2, 33.5,16. , 28.3, 14.1, 24.2, 16.2, 16.7, 23.5, 16. , 21.4, 21.8, 28.2,25.7, 31.2, 18.8, 26.4, 28.3, 21.9, 27.5, 27.1, 27.1, 15. , 26. ,26.3, 13.2, 13.3, 26.1, 20.5, 16.8, 24.3, 36.6, 21.4, 8.3, 27.8,3.6, 19.2, 27.5, 33.6, 28.4, 34.3, 28.2, 13.3, 18. , 23.5, 30.4,32.9, 23.7, 30.5, 19.8, 19.5, 18.7, 30.9, 36.3, 8. , 18.2, 13.9,15. , 26.4, 24. , 30.2, 20. , 5.6, 21.4, 22.9, 17.6, 32.8, 22.1,32.6, 20.9, 19.3, 23.1, 21. , 21.5])# 使用sklesrn中的线性模型得到的预估房价信息linear.predict(X_test).round(1)array([31.3, 13.4, 28.6, 20.5, 20.4, 19.4, 32.2, 24. , 25.8, 29.5,24.5,25.2, 31.9, 8.2, 20.9, 29.3, 22.3, 35.2, 16.4, 18.5, 30.8, 41.1,16.2, 13.7, 17.7, 23.8, 7.8, 12. , 20.5, 15.3, 29.3, 26.8, 31.8,26. , 30.4, 39.2, 25.3, 40.7, 11.6, 27.3, 16.7, 18.8, 19.5, 19.9,20.7, 22.8, 17.4, 21.6, 23.3, 30. , 25.2, 23.7, 34.2, 18.2, 33.5,16. , 28.3, 14.1, 24.2, 16.2, 16.7, 23.5, 16. , 21.4, 21.8, 28.2,25.7, 31.2, 18.8, 26.4, 28.3, 21.9, 27.5, 27.1, 27.1, 15. , 26. ,26.3, 13.2, 13.3, 26.1, 20.5, 16.8, 24.3, 36.6, 21.4, 8.3, 27.8,3.6, 19.2, 27.5, 33.6, 28.4, 34.3, 28.2, 13.3, 18. , 23.5, 30.4,32.9, 23.7, 30.5, 19.8, 19.5, 18.7, 30.9, 36.3, 8. , 18.2, 13.9,15. , 26.4, 24. , 30.2, 20. , 5.6, 21.4, 22.9, 17.6, 32.8, 22.1,32.6, 20.9, 19.3, 23.1, 21. , 21.5])通过自建模型获取预估数据与使用模型获取预估数据进行比较,两组数据完全一致;(五): 使用线性回归,求解斜率和截距根据最小二乘法: min?w∣∣Xw?y∣∣22min_{w}||Xw-y||_2^2wmin?∣∣Xw?y∣∣22? 推到得出公式: w=(XTX)?1XTyw = (X^TX)^{-1}X^Tyw=(XTX)?1XTy 以上公式只能求出w,我们可以先求出w再计算出b;但此处我们有更简单的方法:根据线性回归方程f(x)=w1x1+w2x2+b f(x) = w_1x_1+w_2x_2+bf(x)=w1?x1?+w2?x2?+b 我们可以将方程中的b看成是w3x30w_3x_3^0w3?x30?,所以可得: f(x)=w1x11+w2x21+w3x30f(x) = w_1x_1^1+w_2x_2^1+w_3x_3^0f(x)=w1?x11?+w2?x21?+w3?x30?代码如下:import numpy as npfrom sklearn.linear_model import LinearRegressionfrom sklearn import datasetsX, y = datasets.load_boston(True)linear = LinearRegression()linear.fit(X,y)w_ = linear.coef_b_ = linear.intercept_# 向X中插入一列全是1的数据(任何数的0次方都是1)X = np.concatenate([X, np.ones(shape = (506, 1))], axis=1) # 根据最小二乘法的推导公式:w和b的值为(最后一个值是b)w = ((np.linalg.inv(X.T.dot(X))).dot(X.T)).dot(y)# 以上w的写法过于装逼,所以分解为:# A = X.T.dot(X) 求X和转置后的X的内积(公式中的XTX)# B = np.linalg.inv(A) 求A的逆矩阵(公式中的-1次方)# C = B.dot(X.T) 求以上矩阵和X的转置矩阵的内积(公式中的XT) # w = C.dot(y) 与y求内积,得出w和b运行结果:array([-1.08011358e-01, 4.64204584e-02, 2.05586264e-02, 2.68673382e+00,-1.77666112e+01, 3.80986521e+00, 6.92224640e-04, -1.47556685e+00,3.06049479e-01, -1.23345939e-02, -9.52747232e-01,9.31168327e-03,-5.24758378e-01, 3.64594884e+01])print(b_)运行结果:36.45948838509001扩展一: 最小二乘法和向量范数min?w∣∣Xw?y∣∣22min_{w}||Xw-y||_2^2wmi n?∣∣Xw?y∣∣22?右上角的2是平方右下角的2是向量2范数竖线内的表达式是向量根据最小二乘法的公式, 推导得出w=(XTX)?1XTyw = (X^TX)^{-1}X^Tyw=(XTX)?1XTy向量的1-范数(表示各个元素的绝对值的和)∣∣X∣∣1=∑i=1n∣xi∣||X||_1 = sumlimits_{i=1}^n |x_i|∣∣X∣∣1?=i=1∑n?∣xi?∣向量的2-范数(表示每个元素的平方和再开平方)∣∣X∣∣2=∑i=1nxi2||X||_2 = sqrt{suml imits_{i=1}^n x_i^2}∣∣X∣∣2?=i=1∑n?xi2?向量的无穷范数(所有向量元素绝对值中的最大值)∣∣X∣∣∞=max?1≥i≤n∣Xi∣||X||_{infty} = maxlimits_{1 geq i leq n}|X_i|∣∣X∣∣∞?=1≥i≤nmax?∣Xi?∣扩展二: 导数, 偏导数对函数f(x)=x2+3x+8f(x) = x^2+3x+8f(x)=x2+3x+8 求导得: f(x)′=2x+3f(x)' = 2x+3f(x)′=2x+3求导规则:参数求导为0参数乘变量求导为常数变量的次方求导: xyx^yxy求导为yxy?1yx^{y-1}yxy?1复合函数求导:$$(x^2-x)^2$$求导: 先将括号看成一个整体求导, 结果再乘以括号内的求导结果$$2(x^2-x)(2x-1)$$有多个变量得函数求导:对函数: f(x,y)=x2+xy+y2f(x, y) = x^2+xy+y^2f(x,y)=x2+xy+y2 求导:求导规则: 多变量函数只能针对某一个变量求导,此时将其他变量看成常数将x看成常数a: fa(y)=a2+ay+y2f_a(y) = a^2+ay+y^2fa?(y)=a2+ay+y2求导得:fa′(y)=a+2yf_a'(y) = a+2yfa′?(y)=a+2y故求导得: ?f?y(x,y)=x+2yfrac{partial f}{partial y}(x,y)=x+2y?y?f?(x,y)=x+2y实现线性回归的两种方式:正规方程梯度下降二: 正规方程(一): 损失函数最小二乘法:min?w∣∣Xw?y∣∣22minlimits_{w}||Xw-y||_2^2wmin?∣∣Xw?y∣∣22?当X和y都是常数时,按照向量2范数将上面的最小二乘法解开:f(w)=(Xw?y)2f(w)=(Xw-y)^2f(w)=(Xw?y)2将X,y替换成常数a,bf(w)=(aw?b)2f(w)=(aw-b)^2f(w)=(aw?b)2f(w)=a2w2?2abw+b2f(w)=a^2w^2 - 2abw + b^2f(w)=a2w2?2abw+b2 由于最小二乘法方程的函数值都是大雨或等于0的,所以此时得到一个开口向上的抛物线(一元二次方程)此时的f(w)f(w)f(w)就是损失函数,在此时求该函数的导数(抛物线函数顶点的导数为0)就能得到该函数的最小值,也就是最小损失f′(w)=2a2w?2ab=0f'(w)=2a^2w-2ab=0f′(w)=2a2w?2ab=0(二): 矩阵常用求导公式X的转置矩阵对X矩阵求导, 求解出来是单位矩阵dXTdX=Ifrac{dX^T}{dX} = IdXdXT?=IdXdXT=Ifrac{dX}{dX^T} = IdXTdX?=IX的转置矩阵和一个常数矩阵相乘再对X矩阵求导, 求解出来就是改常数矩阵dXTAdX=Afrac{dX^TA}{dX} = AdXdXTA?=AdAXdX=ATfrac{dAX}{dX} = A^TdXdAX?=ATdXAdX=ATfrac{dXA}{dX} = A^TdXdXA?=ATdAXdXT=Afrac{dAX}{dX^T} = AdXTdAX?=A(三): 正规方程矩阵推导过程此时X,w,y都是矩阵1: 公式化简1: 最小二乘法:f(w)=∣∣Xw?y∣∣22f(w) = ||Xw-y||_2^2f(w)=∣∣Xw?y∣∣22?2: 向量2范数:∣∣X∣∣2=∑i=1nxi2||X||_2 = sqrt{sumlimits_{i = 1}^nx_i^2}∣∣X∣∣2?=i=1∑n?xi2?3: 将向量2范数的公式带入到最小二乘法中得:f(w)=((Xw?y)2)2f(w)=(sqrt{(Xw-y)^2})^2f(w)=((Xw?y)2?)2f(w)=(Xw?y)2f(w)=(Xw-y)^2f(w)=(Xw?y)2由于X, w, y都是矩阵, 运算后还是矩阵; 矩阵得乘法是一个矩阵得行和另一个矩阵得列相乘; 所以矩阵的平方就是该矩阵乘以他本身的转置矩阵f(w)=(Xw?y)T(Xw?y)f(w)=(Xw-y)^T(Xw-y)f(w)=(Xw?y)T(Xw?y)注意: 整体转置变成每个元素都转置时,若是有乘法, 则相乘的两个矩阵要交换位置; 如下所示!f(w)=(wTXT?yT)(Xw?y)f(w)=(w^TX^T-y^T)(Xw-y)f(w)=(wTXT?yT)(Xw y)f(w)=wTXTXw?wTXTy?yTXw+yTyf(w)=w^TX^TXw-w^TX^Ty-y^TXw+y^Tyf( w)=wTXTXw?wTXTy?yTXw+yTy注意: 若想交换两个相乘的矩阵在算式中的位置,则交换之后双方都需要转置一次; 如下所示!f(w)=wTXTXw?(XTy)T(wT)T?yTXw+yTyf(w)=w^TX^TXw-(X^Ty)^T(w^T)^ T-y^TXw+y^Tyf(w)=wTXTXw?(XTy)T(wT)T?yTXw+yTyf(w)=wTXTXw?yTXw?yTXw+yTyf(w)=w^TX^TXw-y^TXw-y^TXw+y^Tyf(w)= wTXTXw?yTXw?yTXw+yTyf(w)=wTXTXw?2yTXw+yTyf(w) = w^TX^TXw - 2y^TXw + y^Ty f(w)=wTXTXw?2yTXw+yTyf(w)=wTXTXw?2yTXw+yTyf(w) = w^TX^TXw - 2y^TXw + y^Ty f(w)=wTXTXw?2yTXw+yTy这里 yTyy^TyyTy 是常数求导后为02yTXw2y^TXw2yTXw 求导:d(2yTX)wdw=(2yTX)T=2XT(yT)T=2XTyfrac{d(2y^TX)w}{dw}=(2y^TX)^ T=2X^T(y^T)^T=2X^Tydwd(2yTX)w?=(2yTX)T=2XT(yT)T=2XTy wTXTXww^TX^TXwwTXTXw求导:dwTXTXwdw=d(wTXTX)wdw+dwT(XTXw)dw=(wTXTX)T+XTXw=XT(XT)T(wT)T +XTXw=2XTXwfrac{dw^TX^TXw}{dw}=frac{d(w^TX^TX)w}{dw}+frac{dw^T(X^TXw)}{dw}=(w^TX^TX)^T+X^TXw=X^T(X^T)^T(w^T)^T+X^TXw=2X^TXwdwd wTXTXw?=dwd(wTXTX)w?+dwdwT(XTXw)?=(wTXTX)T+XTXw=XT(XT)T(wT)T+XT Xw=2XTXwf′(w)=2XTXw?2XTyf'(w) = 2X^TXw - 2X^Tyf′(w)=2XTXw?2XTy令f′(w)=0f'(w)=0f′(w)=0,则:2XTXw?2XTy=02X^TXw - 2X^Ty = 02XTXw?2XTy=0XTXw=XTyX^TXw=X^TyXTXw=XTy矩阵运算没有除法,可以用逆矩阵实现除法的效果等式两边同时乘以XTXX^TXXTX的逆矩阵(XTX)?1(X^TX)^{-1}(XTX)?1 (XTX)?1(XTX)w=(XTX)?1XTy(X^TX)^{-1}(X^TX)w=(X^TX)^{-1}X^Ty(X TX)?1(XTX)w=(XTX)?1XTyIw=(XTX)?1XTyIw=(X^TX)^{-1}X^TyIw=(XTX)?1XTy I是单位矩阵得到正规方程:w=(XTX)?1XTyw=(X^TX)^{-1}X^Tyw=(XTX)?1XTy(四): 数据挖掘实例(预测2020年淘宝双十一交易额)import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom sklearn.linear_model import LinearRegressionX = np.arange(2009, 2020) # 年份X = X -2008 # 年份数值太大,差别不明显y = np.array([0.5, 9.36, 52, 191, 350, 571, 912, 1207, 1682, 2135, 2684]) # 09年到19年的交易额假设X和y之间是一元三次的关系(按照前几年的数据走势提出的假设)f(x)=w1x+w2x2+w3x3+bf(x)=w_1x+w_2x^2+w_3x^3+bf(x)=w1?x+w2?x2 +w3?x3+bf(x)=w0x0+w1x1+w2x2+w3x3f(x)=w_0x^0+w_1x^1+w_2x^2+w_3x^3f(x) =w0?x0+w1?x1+w2?x2+w3?x3# X_oo = np.concatenate([a,a]) # 横着级联X_train = np.c_[X**0, X**1, X**2, X**3] # 竖着级联array([[ 1, 1, 1, 1],[ 1, 2, 4, 8],[ 1, 3, 9, 27],[ 1, 4, 16, 64],[ 1, 5, 25, 125],[ 1, 6, 36, 216],[ 1, 7, 49, 343],[ 1, 8, 64, 512],[ 1, 9, 81, 729],[ 1, 10, 100, 1000],[ 1, 11, 121, 1331]], dtype=int32)linear = LinearRegression(fit_intercept=False) # 声明算法; fit_intercept=False将截距设置为0, w0就是截距linear.fit(X_train, y) # 训练w_ = linear.coef_print(linear.coef_.round(2)) # 获取系数print(linear.intercept_) # 获取截距[ 58.77 -84.06 27.95 0.13]可以得到方程:f(x)=58.77?84.06x+27.95x2+0.13x3f(x)=58.77-84.06x+27.95x^2+0 .13x^3f(x)=58.77?84.06x+27.95x2+0.13x3X_test = np.linspace(0,12,126) # 线性分割(将0,12之间分成126分)等差数列包含1和12X_test = np.c_[X_test**0, X_test**1, X_test**2, X_test**3] # 和训练数据保持一致y_ = linear.predict(X_test) # 使用模型预测plt.plot(np.linspace(0,12,126), y_, color='g') # 绘制预测方程曲线plt.scatter(np.arange(1,12), y, color='red') # 绘制每年的真实销量# 定义函数fun = lambda x : w_[0] + w_[1]*x + w_[2]*x**2 + w_[-1]*x**3 '''3294.2775757576132'''三: 梯度下降梯度下降法的基本思想可以类比为一个下山的过程。
第2部分：线性回归(3)-回归方程的函数形式
多元对数线性回归模型
ln y = B1 + B2 ln x2 + B3 ln x3 + u
其中B2、B3又称为偏弹性系数。
二、对数－线性模型
ln y = B1 + B2 x + u
可用来测度增长率。
线性趋势模型
yt = B1 + B2t + ut
如果模型中的斜率为正，则称Y有向上的 趋势；若斜率为负，则称Y有向下的趋势。
三、线性－对数模型
（解释变量为对数形式） y = B1 + B 2 ln x + u y 的绝对变化量 y B2 = ＝ x 的相对变化量 x x 模型给出了 x 每变动一个百分点， y 的绝对变动量。
四、双曲函数模型
1 y = B1 + B2 ( ) + u x 比较有代表性的：恩格尔消费曲线 菲利普斯曲线
五、多项式模型
y = B1 + B2 x + B3 x + B4 x + u
2 3
实例：某企业在16个月的某产品产量和 单位成本资料，分析二者的关系。见 Eviews软件具体操作。其中X表示产量 （台)，Y表示单机成本（元/台）。
回归方程的函数形式 （非线性模型）
参数是线性的，而变量非y = B1 + B2 ln x + u
能对弹性的进行度量，模型中B2度量了 Y对X的弹性。由于由双对数模型所得到 的弹性是一个常数，所以双对数模型又 称为不变弹性模型。
如何选择（对数）线性模型
1、根据经验来选择。 2、根据数据作散点图，再比较。
回归方程的函数形式
P
P0
D2
A
dQ P Ed dP Q
D1
Q0
Q
对于对数线性回归模型， ln Y 3.9617 0.2272ln X
其回归系数-0.2272的经济意义是价格每上升1%， 平均而言，需求量会下降0.22%。
对于线性回归模型，
Y 49.667 2.1576 X
其回归系数-2.1576的经济意义是价格每增加1元 钱，平均而言，需求量会减少大约2个单位。
形如Yi B1 B2 X i B3 X i2 B4 X i3 ui的回归模型称为 多项式回归模型,
它只有一个解释变量,不过解释变量以 不同次幂的形式出现在回归模型中
由于参数B1 , B2 , B3 , B4是以一次方的形式出现在回归方程中 因而这是一个线性回归模型
问题？由于解释变量X的不同次幂同时出现在回归模型 中，是否会导致（多重）共线性呢？
Y
LNY
X
LNX
思考：是否可以根据判定系数决定模型形式 的选择？
注意：只有当两个模型的应变量相同时，才 可能根据判定系数的高低评价两个模型的拟合优 度。在线性回归模型中，应变量是绝对形式，在 对数线性回归模型中，应变量是对数形式。
判定系数并不是评价模型优劣的唯一标准， 像回归系数的符号是否与理论预期相一致，是 否在统计上显著等也是评价模型好坏的重要标 准。
X Y B2 ( ) X
5.6
倒数模型
1 形如Yi B1 B2 ( ) ui的模型称为倒数模型 Xi
它的特点是随着X取值的无限增大,应变量Y将趋向于 其渐进值B1
Y
B1 B2
0 0
B1
0
X
Y
B1
简单线性回归
注意： 这里将样本回归线看成总体回归线的近似替代
则
样本回归函数的随机形式/样本回归模型：
同样地，样本回归函数也有如下的随机形式： Yi Yˆi ˆi ˆ0 ˆ1 X i ei
式中，ei 称为（样本）残差（或剩余）项（residual），代表
回归函数在坐标系中用图形表示出来就 是回归线。它表示了应变量和解释变量 之间的平均关系。
回归线图示
概率密度函数 f(Yi)
Y
x1 xi Xk
PRF
X
注意：
一般地，在重复抽样中解释变量被假定 为固定的。所以回归分析中，解释变量 一般当作非随机变量处理。
1.4 总体回归函数
由于变量间关系的随机性，回归分析关心的是 根据解释变量的已知或给定值，考察被解释变量的总 体均值，即当解释变量取某个确定值时，与之统计相 关的被解释变量所有可能出现的对应值的平均值。
1.3.1 回归分析 是对一个应变量对若干解释变量依存 关系的研究； 其目的是：由固定的解释变量去估计 和预测应变量的平均值等。
1.3.2 回归函数、回归线
应变量Y的条件期望E(Y/X i )随着解释变量 X的变化而有规律地变化。把这种变化关 系用函数表示出来，就是回归函数：
E(Y/X i ) f(X i )
列入模型的那些次要因素的综合影响。
由中心极限定理μ服从的均值
不妨假设
m
rj 1
j 1
则有
m
rj zj Z j 1
因此，由中心极限定理，无论Zj原来的分布形式如何，只要它们 相互独立，m足够大，就会有μ趋于正态分布。
而且正态分布简单易用，且数理统计学中研究的成果很多，可以 借鉴。
幂函数曲线回归模型的数学表达式是
幂函数曲线回归模型的数学表达式是
幂函数曲线回归模型的数学表达式是：y = a * x^b
其中，y表示因变量（被预测的值），x表示自变量（用于预测的值），a和b是回归系数。
幂函数曲线回归模型适用于自变量和因变量之间呈现非线性关系的情况。
幂函数曲线回归模型可以用于拟合各种非线性关系的数据。
当自变量x的值逐渐增大时，幂函数曲线的斜率b决定了函数的增长速度。
当b>1时，曲线呈现递增的形态，当0<b<1时，曲线呈现递减的形态，而b=1则对应着线性函数。
回归系数a则控制曲线在y轴上的位置。
要拟合幂函数曲线回归模型，通常使用最小二乘法来确定最佳的回归系数a和b。
最小二乘法的目标是最小化预测值与实际值之间的误差的平方和。
幂函数曲线回归模型可以应用于不同领域的实际问题。
例如，在生物学中，可以使用幂函数曲线回归模型来研究物种数量与环境因素之间的关系。
在经济学中，可以使用幂函数曲线回归模型来分析收入与消费之间的关系。
总之，幂函数曲线回归模型是一种灵活的模型，可以拟合各种非线性关系的数据，并提供了一种数学表达式，以便描述自变量和因变量之间的关系。
计量经济学复习资料2
n
n
Q (Yi Yˆi )2 (Yi (ˆ0 ˆ1 X i ))2
1
1
xi2
(X i X )2
X
2 i
1 n
Xi 2
xi yi
(X i X )(Yi Y )
X
iYi
1 n
X i Yi
上述参数估计量可以写成：
ˆ1
xi yi
x
2 i
ˆ 0 Y ˆ1 X
在其他条件不变的前提下，我们估计午餐项目对学生成绩有正影响，即其他条件不变，若一 个学生太贫穷而不能保证正常的伙食，就可以有资格享受学校午餐项目的资助，他的成绩应 该会提高。 用 Lnchprg 表示有资格接受午餐计划的学生百分比。那么，一个简单的回归模型就是 Math10=b0+b1Lnchprg+u 其中，u 包含了影响学校整体成绩的学校和学生特征。Meap93.RAW 包含了密歇根的 408 所 高中 1992-1993 学年的数据，利用这些数据，我们得到 Math10hat=32.14-0.319Lnchprg n=408 R2=0.171 解释斜率 若有资格接受午餐项目的学生增加 10 个百分点，则通过数学考试的学生会减少 3.2 个百分 点。 可能吗？哪里错了？ 事实上，u 包含着既影响学生成绩又与午餐项目资格高度相关的因素，比如在校贫困学生的 比率。像学校质量和资源这样的变量也被包含在 u 中，它们都可能与 Lnchprg 相关。
Cov(i , j ) E(i j ) 0
假设 3，解释变量与随机项不相关
Cov( X ji , i ) 0 j 1,2, k
假设 4，随机项满足正态分布
i ~ N (0, 2 )
一、
§3.2 多元线性回归模型的估计 普通最小二乘估计
Logistic回归模型
Logistic 回归模型一、 分组数据的Logistic 回归模型针对0-1型因变量产生的问题，我们对回归模型应该作两个方面的改进。
第一， 回归函数应该用限制在[0，1]区间内的连续曲线，而不能再沿用沿用直线回归方程。
限制在[0，1]区间内的连续曲线很多，例如所有连续变量的分布函数都符合要求，我们常用的是Logistic 函数与正如分布函数，Logistic 函数的形式为：()1xxe f x e =+Logistic 函数的中文名称逻辑斯蒂函数，简称逻辑函数 第二、因变量y 本身只取0、1两个离散值，不适合直接作为回归模型中的因变量,由于回归函数01()i i i E y x πββ==+表示在自变量为i x 的条件下i y 的平均值,而i y 是0-1型随机变量,因而()i i E y π=就是在自变量为i x 的条件下i y 等于1的比例.这就提示我们可以用i y 等于1的比例代替i y 本身作为因变量.二,例子 在一次住房展销会上,与房地产商签订初步购房意向书的共有325n =名顾客,在随后的3个月的时间内,只有一部分顾客确实购买了房屋.购买了房屋的顾客记为1,没有购买房屋的顾客记为0,以顾客的年家庭收入为自变量x,对下面表所示的数据,序号年家庭收入（万元）x 签订意向书人数n 实际购房人数m 实际购房比例p逻辑变换p′=ln(p/(1-p))权重w=np(1-p)1 1.52580.32-0.7537718 5.442 2.532130.40625-0.37948967.718753 3.558260.448276-0.207639414.344834 4.552220.423077-0.310154912.692315 5.543200.465116-0.139761910.697676 6.539220.5641030.257829119.58974477.528160.5714290.287682076.85714388.521120.5714290.287682075.14285799.515100.6666670.693147183.333333建立Logistic 回归模型:c i x x p i i i,,2,1,)exp(1)exp(1010 =+++=ββββ,其中，c 为分组数据的组数，本例中c=9.将以上回归方程作线性变换，令)1ln(iii p p p -=' 该变换称为逻辑变换，变换后的线性回归模型为 i i i x p εββ++='10该式是一个普通的一元线性回归模型。
线性回归方程
一、线性回归方程1、线性回归方程是利用数理统计中的回归分析，来确定两种或两种以上变数相互依赖的定量关系的一种统计分析方法之一。
线性回归也是回归分析中第一种经过严格研究并在实际应用中广泛使用的类型。
按自变量个数可分为一元线性回归分析方程和多元线性回归分析方程。
在统计学中，线性回归方程是利用最小二乘函数对一个或多个自变量和因变量之间关系进行建模的一种回归分析。
这种函数是一个或多个称为回归系数的模型参数的线性组合。
只有一个自变量的情况称为简单回归，大于一个自变量情况的叫做多元回归。
2、在线性回归中，数据使用线性预测函数来建模，并且未知的模型参数也是通过数据来估计。
这些模型被叫做线性模型。
最常用的线性回归建模是给定X值的y的条件均值是X的仿射函数。
不太一般的情况，线性回归模型可以是一个中位数或一些其他的给定X的条件下y的条件分布的分位数作为X的线性函数表示。
像所有形式的回归分析一样，线性回归也把焦点放在给定X值的y的条件概率分布，而不是X和y的联合概率分布（多元分析领域）。
3、理论模型给一个随机样本（Yi ,Xi1,…，Xip），i=1,…,n,，一个线性回归模型假设回归子Yi 和回归量Xi1,…,Xip之间的关系是除了X的影响以外，还有其他的变数存在。
我们加入一个误差项（也是一个随机变量）来捕获除了Xi1,…,Xip之外任何对Yi的影响。
所以一个多变量线性回归模型表示为以下的形式：，i=1,…,n,其他的模型可能被认定成非线性模型。
一个线性回归模型不需要是自变量的线性函数。
线性在这里表示Yi的条件均值在参数里是线性的。
例如：模型在和里是线性的，但在里是非线性的，它是的非线性函数。
4、数据和估计区分随机变量和这些变量的观测值是很重要的。
通常来说，观测值或数据（以小写字母表记）包括了n个值（y i,x i1,…,x ip）,i=1,…,n。
我们有p+1个参数，，需要决定，为了估计这些参数，使用矩阵表记是很有用的。
第八章---回归方程的函数形式
第八章回归方程的函数形式回忆参数线性模型和变量线性模型（见5.4）。
我们所关注的是参数线性模型，而并不要求变量Y与X一定是线性的。
在参数线性回归模型的限制下，回归模型的形式也有多种。
我们将特别讨论下面几种形式的回归模型：(1) 对数线性模型(不变弹性模型)(2) 半对数模型。
(3) 双曲函数模型。
(4) 多项式回归模型。
上述模型的都是参数线性模型，但变量却不一定是线性的。
8.1 三变量线性回归模型以糖炒栗子需求为例，现在考虑如下需求函数：Y =2BiAX( 8 - 1 )此处变量Xi是非线性的。
但可将式( 8 - 1 )做恒等变换表示成另一种形式：lnYi= lnA+B2lnXi ( 8 - 2 )其中，ln表示自然对数，即以e为底的对数；令B1= lnA ( 8 - 3 )可以将式( 8 - 2 )写为：lnYi = B1 + B2lnXi ( 8 - 4 )加入随机误差项，可将模型( 8 - 4 )写为：lnYi = B1+B2lnXi+ui ( 8 - 5 )( 8 - 5 )是一个线性模型，因为参数B1和B2是以线性形式进入模型的；形如式( 8 - 5 )的模型称为双对数模型或对数-线性( log-linear )模型。
一个非线性模型可以通过适当的变换转变为线性(参数之间)模型的：令Yi* = lnYi ,Xi* = lnXi则( 8 - 5 )可写为：Yi* = B1 + B2 Xi* + ui ( 8 - 6 )这与前面讨论的模型相似：它不仅是参数线性的，而且变形后的变量Y*与X*之间也是线性的。
如果模型( 8 - 6 )满足古典线性回归模型的基本假定，则很容易用普通最小二乘法来估计它，得到的估计量是最优线性无偏估计量。
双对数模型(对数线性模型)的应用非常广泛，原因在于它有一个特性：斜率B2度量了Y对X的弹性。
如果Y代表了商品的需求量，X代表了单位价格， Y代表Y 的一个小的变动，∆X 代表X 的一个小的变动（∆Y /∆X 是dY/dX 的近似），E 是需求的价格弹性，定义弹性E 为： E= Y100/Y X100 / X= Y X Y X=斜率×Y X ( 8 - 7 )对于变形的模型（8 - 6） B2= Y ln Y X ln X*=* Y/Y Y X/ X YX X == 可得B2是Y 对X 的弹性。
【统计分析】简单线性回归
年龄与运动后最大心率的回归方程
X ＝41.8
Y 166.8
lXX 381.2 lYY 4477.2 lXY
1226.8
b lXY lXX
1226.8 381.2
3.218
a 166.8-(-3.218) 41.8 301.3124
Yˆ 301.3124 3.218X
2.研究目的不同：回归用来说明两变量数量上的依存 变化关系，相关说明变量间的相关关系。
小结
简单线性回归是研究两个变量间线性关系的数量表 达式。根据最小二乘法原则，计算回归方程。
进行简单线性回归分析需要满足线性、独立 、正 态 与等方差4个条件。
在简单线性回归分析中，对回归方程的检验等价于 对回归系数的假设检验，可通过方差分析或t检验 完成。
区别
1.资料要求不同：回归要求y服从正态分布，x是可以 精确测量和严格控制的变量，一般称为Ⅰ型回归； 相关要求两个变量服从双变量正态分布。这种资料 若进行回归分析称为Ⅱ回归，可计算两个方程。
I型回归：X是精确控制的； II型回归：X是随机的。 由X推算Y： Yˆ aY .X bY .X X 由Y推算X： Xˆ aX .Y bX .YY
n
(X X )2
Y 的容许区间估计 个体Y值的容许区间
给定 X 时 Y 的估计值是 Y 的均数 Y的一个估计。
给定X 时 Y 值的容许区间是 Y 值的可能范围。
Y 的100(1- )%容许限:
1 (X X )2
Y t ,n2 sY Y t ,n2 sY .X
1 n
(X X )2
小的。(最小二乘)
三、总体回归系数的假设检验
二次函数回归方程公式
二次函数回归方程公式二次函数是指形如y=ax^2+bx+c的函数，其中a、b、c是常数，a不等于0。
它是一种重要的数学模型，在众多领域中有着广泛的应用，如物理学、经济学、工程学等。
本文将从二次函数的定义、性质和应用等方面进行探讨。
一、二次函数的定义二次函数是一种以x的平方为最高次幂的多项式函数。
其一般形式为y=ax^2+bx+c，其中a、b、c是已知常数，a不等于0。
二次函数的图像是一个抛物线，可以向上开口或向下开口。
当a大于0时，抛物线开口向上；当a小于0时，抛物线开口向下。
二、二次函数的性质1. 零点：二次函数的零点是指函数取值为0的x值。
二次函数的零点可通过求解方程ax^2+bx+c=0得到。
对于一元二次方程，常用求根公式x=(-b±√(b^2-4ac))/(2a)来求解。
2. 面积：二次函数与x轴所围成的面积可以通过定积分来求解。
具体而言，以二次函数图像下方的面积为正，上方的面积为负。
3. 对称轴：二次函数的对称轴是指图像关于某条直线对称。
对称轴的方程可以通过求解二次函数的轴对称点得到。
4. 顶点：二次函数的顶点是图像的最高或最低点。
对于开口向上的二次函数，顶点位于抛物线的最低点；对于开口向下的二次函数，顶点位于抛物线的最高点。
三、二次函数的应用1. 物理学：在物理学中，二次函数经常用于描述自由落体运动、抛体运动等。
例如，自由落体运动的位移函数和抛体运动的轨迹方程都可以用二次函数来表示。
2. 经济学：在经济学中，二次函数常用于描述成本、收益、利润等与产量之间的关系。
通过分析二次函数的图像，可以得到最优产量、成本最小化或利润最大化的条件。
3. 工程学：在工程学中，二次函数可用于建模和优化问题。
例如，优化一个抛物面形状的天花板可以使用二次函数来描述，并通过求解极值来确定最佳设计方案。
总结：二次函数作为一种重要的数学模型，具有广泛的应用价值。
它的定义、性质和应用都是我们理解和应用二次函数的基础。
excel求回归方程ab的函数名
excel求回归方程ab的函数名
在Excel中，可以使用函数 LINEST 来求解回归方程 y = ax + b 中的系数 a 和 b。
该函数的语法为：
=LINEST(known_y's,[known_x's],[const],[stats]) 其中，known_y's 是已知的 y 值序列，known_x's 是已知的 x 值序列（可选），const 表示是否需要计算常数项（TRUE 或 FALSE，默认为 TRUE），stats 表示是否需要返回附加的回归统计信息（TRUE 或 FALSE，默认为 FALSE）。
LINEST 函数会返回一个数组，包含了回归方程的系数和其他相关信息。
其中，第一个元素是常数项 b，第二个元素是系数 a。
可以使用索引函数 INDEX 来提取这两个值。
例如，假设有以下数据：
x y
1 5
2 8
3 11
4 14
5 17
可以使用以下公式来求解回归方程：
=INDEX(LINEST(B2:B6,A2:A6),1) // 计算常数项 b
=INDEX(LINEST(B2:B6,A2:A6),1,2) // 计算系数 a 其中，B2:B6 是 y 值序列，A2:A6 是 x 值序列。
第一个公式返
回的结果是 2，第二个公式返回的结果是 3。
因此，回归方程为 y = 3x + 2。
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二、对数-对数模型用于测量弹性
1、回顾弹性的含义 需求的价格弹性含义： 商品价格每变动1%， 带来需求量变动的百 分比，即两个相对变 动的比值
dQ Q dP P dQ dP Q P
2、对对数-对数模型进行全微分
LNY LNA LNL LNK 对上式全微分得： dY dL dK Y L K 由偏回归系数含义得： 当k不变，即dk 0时 返回 dY Y ，即衡量的是弹性，当 L每变动 1%时，Y变动 %。 dL 我们可以看到此时弹性（α，β）在模型 L 中作为回归参数，是不变的，所以我们也 含义相同 称双对数模型为固定弹性模型或者不变弹
返回
二、半对数模型测度增长率
1、对于对数到线性模型 LNY b 0 b1 X1 dY dY 将其全微分，可得： b1 dX1 , b1 Y Y dX1 b1 含义：X1绝对量变动一个单位， 带来Y 的相对量（即增长率） 的变动， 2、对于线性到对数模型 ：Y b 0 b1 LNX1 将其全微分可得： dY b1 dX1 dY , b1 dX1 X1 X1
方程两边变量以对数形式出现（注意参数依然是 线性的）
对于Y AL K 两边取自然对数，我们可以转换为 LNY LNA LNL LNK，此类模型称为对数-对数模型， 在回归分析中有特殊作用 令Y* LNY,A* LNA,L* LNL,K* LNK Y* A* L* K* 如果新的方程满足经典假定，则可使用OLS法估计
例题2：生产函数的回归
1、理论背景
科布-道格拉斯生产函数
2、数据 3、回归结果和解释
2、数据
年份
1955 1956 1957 1958 -----
gdp
114043 120410 129187 134705 ---
从业人口
8310 8529 8738 8952 ----
固定资本存 量 182113
0.34表示为劳动的产出弹性，劳动投入每增加1%，带
来产出增加0.34%，0.86表示资本的产出弹性，意义 类似 资本的产出弹性远大于劳动的产出弹性，为资本投入 驱动的经济体系
规模经济特征：0.34+0.85=1.18,1.18>1，为规模 报酬递增经济 R2=0.995，回归拟合程度很高（未报告调整后的 R2）返回
引例
数据 应变量： ln(price)： 1952~1980年间共10批， 用来自六个葡萄种植场的的葡萄酿造的60种不同 葡萄酒的价格，取其对数形式 自变量：
Age: 葡萄酒存放年数 Temp:葡萄生长期平均气温 Rain:8/9月份降雨量 Wrain:葡萄生长期前一年10月到次年3月降雨量
2、一元回归可通过观察散点图来选择模型 3、应从实际出发选择模型，
例如经济理论表明变量间的关系确实是不变弹
性的，则选择对数-对数线性模型。返回
例题1：消费函数一例：
Y:支出 18 24 26 23 30 27 34 35 33 40 X:收入 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375
AGE的系数为0.0240,说明每多保存一 年，葡萄酒的价格会增加2.4%。？
Ln(price) 0.0240age 0.608temp (0.0075) (0.116)
0.0038rain 0.00115wrain (0.00095) (0.00051) R 2 0.828, S 0.287 以5%的显著性水平对回归参 数进行T检验，每一个参数都是 显著的。
性模型
三、对数-对数模型的假设检验
1、视为和普通线性回归相同 2、 （了解）但是正态性假定发生了变化
返回
四、线性模型和双对数模型的比较和 选择
1、不能单纯根据判定系数或者调整后的判 定系数的大小来选择模型
注意：只有被解释变量相同的模型，判定系数
或 调整后的判定系数的比较才有意义。
第二节 半对数模型测度增长率
一、半对数模型含义 二、半对数模型测度增长率 三、例题 返回
一、半对数模型含义
方程的某一边采用对数形式，另一边为线性形式
LNY b 0 b1 X1 Y b 0 b1 LNX1 此类模型称为半对数模 型, 方程两边只有 一边的变量采用对数形 式。 前者为为对数到线性模 型， 后者为线性到对数模型 半对数模型用于测度增 长率
b1 含义：X1相对量变动一个单位， 即1%, 带来Y 的绝对量的变动
返回
三、例题：1、人口增长率：如何通 过回归求年度平均增长率
如果我们有历年的人 口数据，如何求其的 年度平均增长率？ 年份 1970
1971 1972
人口Y 205.052
207.661 209.896
193749 205192 215130 ----
3、回归结果
被解释变量：实际GDP 解释变量：
资本：资本存量
劳动投入：就业人数
LNY^=-1.6524+0.34LNL+0.86LNK T (-2.73) (1.83) (9.06) R2=0.995
对回归结果的解释
系数含义
回归结果
双对数模型回归结果： ˆ 0.6702 0.725Ln(X) Ln(Y) SE (0.5624) (0.1015) R 2 0.8644，支出的收入弹性为0.72，为固定弹性 普通线性回归结果： ˆ 7.618 0.0814X Y SE (3.0532) (0.012) R 2 0.8683， 0.0814代表边际消费倾向
目录
第一节 对数-对数模型用于测量弹性
第二节 半对数模型测度增长率 第三节 其他模型
第一节 对数-对数模型用于测量弹性
一、对数-对数模型含义 二、对数-对数模型用于测量弹性 三、对数-对数模型的假设检验 四、线性模型和双对数模型的比较 五、例题 返回
一、对数-对数模型含义