偏最小二乘回归方法课件
偏最小二乘回归方法(PLS)
偏最小二乘回归方法1 偏最小二乘回归方法(PLS)背景介绍在经济管理、教育学、农业、社会科学、工程技术、医学和生物学中，多元线性回归分析是一种普遍应用的统计分析与预测技术。
多元线性回归中，一般采用最小二乘方法(Ordinary Least Squares :OLS)估计回归系数，以使残差平方和达到最小，但当自变量之间存在多重相关性时，最小二乘估计方法往往失效。
而这种变量之间多重相关性问题在多元线性回归分析中危害非常严重，但又普遍存在。
为消除这种影响，常采用主成分分析(principal Components Analysis :PCA)的方法，但采用主成分分析提取的主成分，虽然能较好地概括自变量系统中的信息，却带进了许多无用的噪声，从而对因变量缺乏解释能力。
最小偏二乘回归方法(Partial Least Squares Regression：PLS)就是应这种实际需要而产生和发展的一种有广泛适用性的多元统计分析方法。
它于1983年由S.Wold和C.Albano等人首次提出并成功地应用在化学领域。
近十年来，偏最小二乘回归方法在理论、方法和应用方面都得到了迅速的发展，己经广泛地应用在许多领域，如生物信息学、机器学习和文本分类等领域。
偏最小二乘回归方法主要的研究焦点是多因变量对多自变量的回归建模，它与普通多元回归方法在思路上的主要区别是它在回归建模过程中采用了信息综合与筛选技术。
它不再是直接考虑因变量集合与自变量集合的回归建模，而是在变量系统中提取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量(又称成分)，然后对它们进行回归建模。
偏最小二乘回归可以将建模类型的预测分析方法与非模型式的数据内涵分析方法有机地结合起来，可以同时实现回归建模、数据结构简化(主成分分析)以及两组变量间的相关性分析(典型性关分析)，即集多元线性回归分析、典型相关分析和主成分分析的基本功能为一体。
下面将简单地叙述偏最小二乘回归的基本原理。
偏最小二乘回归分析
x y xy 101.8389 b 2 2 , x x a y b x -28.6883
y
2 [ y ( a bx )] i i
n2
0.931912
利用肖维涅舍弃判据来剔除测量值中带有粗差的数 据，列表如下（n=16时,Cu=2.15)：
递推关系:
P0(x)=1, P1(x)=x,
2 P2 ( x) 1 ( 3 x 1) 2
则： a 28.7 0.4 b 101.8 0.1
即回归方程为：
y 28.7 101.8 x
附：临界相关系数 R表
N-2 a
0.05 0.01
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.997 0.950 0.878 0.811 0.754 0.707 0.666 0.632 0.602 0.576 1.000 0.990 0.959 0.917 0.874 0.834 0.798 0.765 0.735 0.707
1.3 相关关系
相关关系的描述 相关关系最直观的描述方式——坐标图（散点图）
非线性相关
零相关
正相关
负相关
相关系数 — 相关程度的度量
X和Y的总体 相关系数： •
Cov( X , Y ) Var ( X )Var (Y )
其中： Var(X)-----X 的方差 Var(Y)-----Y的方差 Cov（X，Y）-----X和Y的协方差
解： 1.列表
n x
y x2 y2 xy
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.11
82.5 1.2321 6806.25 91.575
偏最小二乘课件
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2019/3/13
算法流程
每次舍去第 i 个观测数据（ i 1,2, ，对余下 , n）
的 n 1个观测数据用偏最小二乘回归方法建模，并考 虑抽取 h （ h r ）个成分后拟合的回归式，然后把舍 去的自变量组第 i 个观测数据代入所拟合的回归方程 式，得到 y j ( j 1,2, ˆ ( h) 。 b
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简介
偏最小二乘回归分析在建模过程中集成了主成分分 析、典型相关分析和线性回归分析方法的特点，因此在 分析结果中， 除了可以提供一个更为合理的回归模型外， 还可以同时完成一些类似于主成分分析和典型相关分析 的研究内容，提供一些更丰富、深入的信息。
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简介
（6）
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算法流程
（3）用残差阵 A1 和 B1 代替 A和 B 重复以上步骤。 ˆ u ˆ， ˆ u ˆ1 (1)T ， B ˆ1 (1)T ，则残差阵 E1 A A 记A ˆ 。如果残差阵 B 中元素的绝对值近似为 0， B1 B B 1 则认为用第一个成分建立的回归式精度已满足需要 了， 可以停止抽取成分。 否则用残差阵 A1 和 B1 代替 A和 B 重复以上步骤即得
4. 否则继续对第二成分的提取，直到能达到满意的精度 为止。 5. 若最终对自变量集提取 r 个成分 u1 , u2 , 二乘回归将建立 y1 , 6. 最后表示为 y1 ,
, ur ，偏最小
, y p 与 u1 , u2 ,
, ur 的回归方程。
, y p 与原自变量的回归方程，即偏
最小二乘回归方程式。
分别为 X ,Y 的第二对成分的负荷量。这时有 (1)T ( 2)T ˆ ˆ A u u A2 , 1 2 (1)T ( 2)T ˆ ˆ B u u B2 . 1 2
专题6偏最小二乘回归ppt课件
3
一、偏最小二乘回归概述——偏最小二乘回归方法的产生背景(续)
在国内,最早对此进行系统研究的学者 是北京航空航天大学的王惠文教授。
4
一、偏最小二乘回归概述
偏最小二乘回归的基本思想
2 T
。一般地,若有ˆT2
ˆ
2 B
,
则回归方程会有更好的预测效果;若
ˆT2
ˆ
2 B
,
则回归方程不宜用于预测。
22
二、偏最小二乘回归的建模步骤
在PLS建模中,究竟该选取多少个成分为宜,这 可通过考察增加一个新的成分后,能否对模型的预 测功能有明显改进来考虑。
采用类似于抽样测试法的工作方式,把所有n 个样本点分成2部分:第1部分除去某个样本点i的 所有样本点集合(共含n-1个样本点),用这部分样本 点并使用h个成分拟合一个回归方程;第二部分是 把刚才被排除的样本点i代入前面拟合的回归方程, 得到 y j 在样本点i上的拟合值 yˆ hj(i)。
显提高。
26
三、偏最小二乘回归的辅助分析技术
与典型相关分析对应的研究内容 与主成分分析对应的研究内容
27
三、偏最小二乘回归的辅助分析技术
与典型相关分析对应的研究内容
1.精度分析
(1)th对某自变量xj的解释能力为
Rd (xj ;th ) r2 (xj ,th )
(2)th对X的解释能力为
1 p
m
Rd (xj ;t1,t2, ,tm ) Rd (xj ;th ) h1
(5)th对某因变量yk的解释能力为 Rd ( yk ;th ) r2 ( yk ;th )
偏最小二乘法
for i=1:n %以下计算 w，w*和 t 的得分向量，
matrix=e0'*f0*f0'*e0; [vec,val]=eig(matrix); %求特征值和特征向量 val=diag(val); %提出对角线元素
[val,ind]=sort(val,'descend'); w(:,i)=vec(:,ind(1)); %提出最大特征值对应的特征向量 w_star(:,i)=chg*w(:,i); %计算 w*的取值 t(:,i)=e0*w(:,i); %计算成分 ti 的得分 alpha=e0'*t(:,i)/(t(:,i)'*t(:,i)); %计算 alpha_i chg=chg*(eye(n)-w(:,i)*alpha'); %计算 w 到 w*的变换矩阵 e=e0-t(:,i)*alpha'; %计算残差矩阵
在上式中， p1
X
T α
t1 2
， s1
YαT t1 2
； X β 、Yβ 为回归方程的残差矩阵。
（2）第2个成分 t2 的提取
以 X β 取代 X α ，以Yβ 取代Yα ，用求 t1 的方法，求到第2个轴 w2 以及第2个成分 t2 。
w2
X
T β
Yβ
X
T β
Yβ
同样， X β 、Yβ 分别对 t2 进行回归，得到 X β 、Yβ 对 t2 的回归方程： X β t2 p2T X δ
6.119 6.9293 6.934 6.1524 7.4984 7.35 7.1299 7.8258 8.9597 8.1966 8.5688 8.5383 9.3404 9.2511 9.4694 9.9961 10.5853 10.616 10.0119 10.0782 11.2238 11.4733 11.3371 11.4427 12.7513 12.3517 12.1622 12.1067 13.2551 13.8308 13.7943 13.9619
偏最小二乘回归方法(PLS)
偏最小二乘回归方法1 偏最小二乘回归方法(PLS)背景介绍在经济管理、教育学、农业、社会科学、工程技术、医学和生物学中，多元线性回归分析是一种普遍应用的统计分析与预测技术。
多元线性回归中，一般采用最小二乘方法(Ordinary Least Squares :OLS)估计回归系数，以使残差平方和达到最小，但当自变量之间存在多重相关性时，最小二乘估计方法往往失效。
而这种变量之间多重相关性问题在多元线性回归分析中危害非常严重，但又普遍存在。
为消除这种影响，常采用主成分分析(principal Components Analysis :PCA)的方法，但采用主成分分析提取的主成分，虽然能较好地概括自变量系统中的信息，却带进了许多无用的噪声，从而对因变量缺乏解释能力。
最小偏二乘回归方法(Partial Least Squares Regression：PLS)就是应这种实际需要而产生和发展的一种有广泛适用性的多元统计分析方法。
它于1983年由S.Wold和C.Albano等人首次提出并成功地应用在化学领域。
近十年来，偏最小二乘回归方法在理论、方法和应用方面都得到了迅速的发展，己经广泛地应用在许多领域，如生物信息学、机器学习和文本分类等领域。
偏最小二乘回归方法主要的研究焦点是多因变量对多自变量的回归建模，它与普通多元回归方法在思路上的主要区别是它在回归建模过程中采用了信息综合与筛选技术。
它不再是直接考虑因变量集合与自变量集合的回归建模，而是在变量系统中提取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量(又称成分)，然后对它们进行回归建模。
偏最小二乘回归可以将建模类型的预测分析方法与非模型式的数据内涵分析方法有机地结合起来，可以同时实现回归建模、数据结构简化(主成分分析)以及两组变量间的相关性分析(典型性关分析)，即集多元线性回归分析、典型相关分析和主成分分析的基本功能为一体。
下面将简单地叙述偏最小二乘回归的基本原理。
偏最小二乘方法
75 152 102 91
X2
63 96
132 218
82 176
36 74
69 157 124 51
2 7 5
Y
4
3
3
9 12 3
6
8
2
由此得到的B矩阵为：
0.71 0.18 0.42
B2
0.42 0.24
0.19 0.20
0.20 0.03
0.12 0.03
0.01
对于此模型，Err=0.07。它比前者为小，这就意味着对于矩 阵Y，第二个数学模型比第个要更有效，这是一种假象。由 于X中引入最后一列，使得B2中上部3*3部分与前边所提B不 相等（B为真实模型）。由B2计算所得Y尽管误差要小，但其 数学模型所描述的自变量与因变量间的关系并不真实。其原 因主要为多元线性回归方法是采用整个X矩阵来建立数学模 型，而并不顾及在X中的信息与真实模型相关与否。很显然 ，若所得结果偏离了其实际数学模型，则对于未知试样的预 测也是错误的。
事实上，完全满足上述条件比较困难。当噪声较强，或干 扰较严重时，有可能导致所得数学模型失真，如下例：
75 152 102
X
63
132
82
96 218 176
69
157
124
2 7 5
Y
4
3
3
9 12 3
6
8
2
运用式(6.3)则可得B矩阵：
0.71 0.55 0.48 B 0.42 0.41 0.24
为了克服多元线性回归的不足，在数学方法上引进了主 成分回归方法（PCR）。
§ 6.2 主成分回归
主成分回归可分为两步： 测定主成分数，并由主成分分 析将X矩阵降维； 对于降维的X矩阵再进行线性回归分析。
偏最小二乘回归方法
偏最小二乘回归方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊偏最小二乘回归方法。
这玩意儿啊，就像是一把神奇的钥匙，能打开好多数据背后隐藏的秘密大门呢！你想想看，我们生活中有那么多的数据，就像一堆乱麻。
而偏最小二乘回归方法呢，就像一个超级厉害的理线小能手，能把这些乱麻给理顺咯！它能从那些看似杂乱无章的数据中找出规律来，是不是很神奇呀！比如说，你想知道气温和冰淇淋销量之间的关系。
如果光靠眼睛看，那可真是两眼一抹黑，啥也看不出来。
但用了偏最小二乘回归方法，嘿，它就能帮你找到其中的关联啦！它能把那些复杂的数据关系变得清晰明了，就好像在黑暗中给你点亮了一盏明灯。
它可不只是能处理简单的问题哦！不管是多么复杂的数据情况，它都能迎刃而解。
这就好比一个经验丰富的老船长，不管是风平浪静的海面，还是波涛汹涌的大海，都能稳稳地驾驶着船只前进。
你再想想，如果没有这种方法，我们得在数据的海洋里迷失多久啊！那可真是像没头苍蝇一样乱撞。
但有了偏最小二乘回归方法，我们就有了方向，就可以朝着正确的目标前进啦！而且哦，它还特别灵活。
就像一个变形金刚一样，可以根据不同的情况变换自己的形态，去适应各种需求。
它能处理不同类型的数据，不同规模的数据，这多厉害呀！咱再打个比方，它就像是一个厨艺高超的大厨。
不管你给它什么食材，它都能变出美味的菜肴来。
是不是很牛？很多时候，我们面对那些密密麻麻的数据，会觉得头疼，不知道该怎么下手。
但有了偏最小二乘回归方法，就不用担心啦！它能帮我们把难题都解决掉。
它就像是我们在数据世界里的好伙伴，一直陪着我们，帮我们解决一个又一个的难题。
它让我们能更好地理解这个世界，更好地利用数据。
所以啊，朋友们，可千万别小瞧了偏最小二乘回归方法。
它可是我们探索数据世界的得力助手呢！让我们一起好好利用它，去发现更多的数据奥秘吧！。
27第二十七章 偏最小二乘回归分析
线性组合： t1 = w11 x1 + L + w1m xm = w1 X ， u1 是因变量集 Y = ( y1 ,L , y p ) 的线性组
T
T
合： u1 = v11 y1 + L + v1 p y p = v1 Y 。为了回归分析的需要，要求：
T
① t1 和 u1 各自尽可能多地提取所在变量组的变异信息； ② t1 和 u1 的相关程度达到最大。 由两组变量集的标准化观测数据阵 E0 和 F0 ，可以计算第一对成分的得分向量，记
2 ⎧α = E T tˆ t ˆ1 0 1 ⎪ 1 ， ⎨ 2 T ˆ ˆ ⎪ ⎩β1 = F0 t1 t1
称 α1 , β1 为模型效应负荷量。
（3）用残差阵 E1 和 F1 代替 E0 和 F0 重复以上步骤。
ˆ = tˆ α ， F ˆ = tˆ β ，则残差阵 E = E − E ˆ ，F = F − F ˆ 。如果残差阵 F 记E 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0
-674-
ˆ1 和 u ˆ1 ： 为t
⎡ x11 tˆ1 = E0 w1 = ⎢ ⎢ M ⎢ ⎣ xn1 ⎡ y11 ⎢ ˆ1 = F0 v1 = ⎢ M u ⎢ yn1 ⎣ L x1m ⎤ ⎡ w11 ⎤ ⎡t11 ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ M ⎥ ⎥⎢ M ⎥ = ⎢ M ⎥ L xnm ⎥ ⎦⎢ ⎣ w1m ⎥ ⎦ ⎢ ⎣t n1 ⎥ ⎦
⎡ y11 L y1 p ⎤ ⎡ x11 L x1m ⎤ ⎢ ⎥ F0 = ⎢ M M ⎥ ， E0 = ⎢ M ⎥ ⎢M ⎥ ⎢ yn1 L ynp ⎥ ⎢ ⎥ x x L nm ⎦ ⎣ n1 ⎣ ⎦
偏最小二乘回归分析建模的具体步骤如下： （1）分别提取两变量组的第一对成分，并使之相关性达最大。 假设从两组变量分别提出第一对成分为 t1 和 u1 ，t1 是自变量集 X = ( x1 ,L , xm ) 的
偏最小二乘(PPT课件)
§11.1 偏最小二乘回归分析
在PLS过程中称α1=(α11,…,α1m)′为模型效应负 荷量(Model Effect Loadings).
18
§11.1 偏最小二乘回归分析
(3) 用残差阵E1和F1代替X0和Y0重复以上步骤.
如果残差阵F1中元素的绝对值近似为0， 则认为用第一个成分建立的回归式精度已 满足需要了，可以停止抽取成分.否则用残 差阵E1和F1代替X0和Y0重复以上步骤即得：
以及
X0 ' Y0Y0'X0w1 12w1, Y0 ' X0X0 ' Y0v1 12v1.
可知w1是 X0 ' Y0Y0'X0 的最大特征值 12 ,
对应的特征向量。
v1是 Y0 ' X0X0'Y0 的最大特征值 12 ,
对应的特征向量。
15
§11.1 偏最小二乘回归分析
问题的求解只须通过计算m×m矩阵
第一对成分T1和U1的协方差Cov(T1,U1)可 用第一对成分的得分向量t1和u1的内积来 计算。故而以上两个要求可化为数学上的 条件极值问题：
11
§11.1 偏最小二乘回归分析
同时最大化方差Var(T1)、Var(U1)和ρ(T1,U1):
Max
w1 ,v1
Var(T1)Var(U1)(T1, U1)
§11.1 偏最小二乘回归分析
n
PRESS j (k) ( yij yˆ j(i) (k))2 ( j 1,, p) i 1 Y=(Y1,…,Yp)′ 的预测残差平方和为
对抽取成分的个数k从1个至r个逐个计算Y的预 测残差平方和PRESS(k),然后选取使Y的预测残 差平方和达最小值的k,让l=k.
回归分析基本方法最小二乘法课件
解方程组可以得到最佳参数值，使得预测值与实际观测值之 间的误差平方和最小化。
03
CHAPTER
最小二乘法的实现步骤
数据准备
01
02
03
数据收集
收集相关数据，确保数据 来源可靠，覆盖面广，能 够反映研究对象的特征和 规律。
数据清洗
对数据进行预处理，如缺 失值填充、异常值处理、 数据类型转换等，以提高 数据质量。
在生物统计学中，最小二乘法可以通过对生物学数据进行分析，研究生物变量之间的关系和变化规律 ，从而为生物学研究和医学应用提供支持。这种方法在遗传学、流行病学、药理学等领域有广泛应用 。
06
CHAPTER
总结与展望
总结
最小二乘法的原理
最小二乘法是一种数学优化技术，通过最小化误差的平方 和来找到最佳函数匹配。在回归分析中，它用于估计两个 或多个变量之间的关系。
题的分析方法。
03
扩展到大数据和机器学习领域
随着大数据时代的到来，如何在大规模数据集上应用最小二乘法是一个
值得研究的方向。此外，机器学习算法中的一些优化技术也可以借鉴到
最小二乘法中，以加速计算和提高精度。
THANKS
谢谢
在所有线性无偏估计中，最小二乘法 的估计误差的方差最小，即它的估计 精度最高。
适合多种分布数据
最小二乘法对数据的分布类型要求不 高，可以用于正态分布和非正态分布 的数据。
缺点
对异常值敏感
假设限制多
最小二乘法对数据中的异常值非常敏感， 异常值可能会对回归线的拟合产生显著影 响。
最小二乘法要求误差项具有零均值、同方 差和无序列相关等假设，这些假设在现实 中往往难以完全满足。
最小二乘法的应用
偏最小二乘回归方法38页PPT
11、— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
偏最小二乘方法优秀课件
b12 ...
b1m
由此得到
b21
b22
...
b2
m
e11 e21
E (e1
e2
)
e12
...
e
22
...
e1n
e
2
n
Y = XB + E
对于2-P 个因变量的图形表示为： 2-p n 2-p 2-p
Y=X B+E
m 最小二乘的解为：
n
mn
B(XX)1XY
(6.3)
多元线性回归应用很广泛，因为在许多情况下该种方法具有 良好的性能。但是，此种方法也有固有的缺点。假若体系的响 应（即因变量）呈现线性，无干扰，无溶液间的相互作用，低 噪声无共线性，则多元线性回归是一种非常好的方法。
§ 6.1 多元线性回归（MLR）
若自变量为m个，xj (j=1,2,…,m)，因变量为y，在y与xj间， 我们可以建立一线性模型，即
y b 1 x 1 b 2 x 2 . .b .m x m e (6.1a)
m
y bj xj e
(6.1b)
j1
yxbe
(6.1c)
在式中，bj为回归系数。 在式（6.1）中仅有一个试样，若有n个试样，即
为yi (i=1,2,…,n)，它的列向量形式为y ，b与原来相同， 矢量xj’为矩阵X的行，则： y = Xb + e
若用图形表示，则为：
1
m1
1
y= X B+ e
n
nm n
在此情况下，n为试样数，m为自变量数。有如下三种情况：
(1) m>n，即变量数多于试样数，对于b来说，则有无穷多个解。
(2) m=n，变量数与试样数相等，若矩阵X满秩时，则矢量b有 唯一解。但是，在实际工作中，这种情况是极少能碰到的。 此时我们有：
(16)偏最小二乘法回归
第 1／6页
其实 T 的列向量也是正交的，不太严谨的证明如下：
，这是求 P 的过程， 是对角阵，对角线上元素就是特征值λ。 其中利用了 。这就说明了 T 也是正交的， P 是 的特征向量矩阵， 这里对 P 做了单位化，即 的特征向量矩阵（ 。 更进一步，T 是 这样经过 PCA 以后，我们新的样本矩阵 T（m*r）是满秩的，而且列向量正交，因此直 接代入最小二乘法公式，就能得到回归系数θ。 PCA 的另一种表示： ⋯ ⋯ （假设 X 秩为 n） 这个公式其实和上面的表示方式 没什么区别。 → （当然我们认为 P 是 n*n 的，因此 ） → 如果 P 是 n*r 的，也就是舍弃了特征值较小的特征向量，那么上面的加法式子就变成了 ⋯ ⋯ 第 大特征值对应的 这里的 E 是残差矩阵。 其实这个式子有着很强的几何意义， 是 就是 X 先投影到 上，还以原始坐标系 归一化后的特征向量， 就是 X 在 上的投影。 得到的 X’。下面这个图可以帮助理解：
黑色线条表示原始坐标系，蓝色的点是原始的 4 个 2 维的样本点，做完 PCA 后，得到 ，红色点 两个正交的特征向量坐标 和 。绿色点是样本点在 上的投影（具有最大方差） 中 是在 上的投影。 的每个分量是绿色点在 上的截距， 是红色点在 上的截距。 截距为 相应分量大小的向量， 如那个 上的橘色箭头。 的每个分量都可以看做是方向为 ， 就得到了 X 在 的所有投影向量，由于 和 正交，因此 就相当于每个点的 橘色箭头的加和，可想而知，得到了原始样本点。 只能还原出原始点的部分信息（得到的绿 如果舍弃了一些特征向量如 ，那么通过 色点， 丢失了蓝色点在另一维度上的信息） 。 另外， P 有个名字叫做 loading 矩阵， T 叫做 score 矩阵。
6. 参考文献：
偏最小二乘回归方法 PPT课件
多因变量偏最小二乘算法推导
因此，综合起来，在偏最小二
乘回归中，我们要求 t1 与 u1 的协
方差达到最大，即
Cov t1,u1 Var t1 Var u1 r t1,u1 max
多因变量偏最小二乘算法推导
正规的数学表述应该是求解下 列优化问题，即
max
1 ,c1
偏最小二乘回归的简化算法
则求 F0 在 t1,L ,th 上的普通最小二 乘回归方程为
其中
F0 t1r1T t2r2T L Fm
ri
F0T ti ti 2
,i
1,2,
h
交叉有效性具体的步骤：
记 yij为原始数据，t1,t2,L tm 是在 偏最小二乘回归过程中提取的成分，
是使yˆ用hji 全部样本点并取h
E01, F0c1
s.t
c11TT
1
c1
1 1
多因变量偏最小二乘算法推导
采用拉格朗日算法，记
s 1T E0T F0c1 1 1T1 1 2 c1T c1 1
对 s 分别求关于1，c1 ，1和2 的偏导
数，并令之为零，有
多因变量偏最小二乘算法推导
s
1
E0T F0c1
211
0
（1）式
F0 (F01,L , F0q )nq
多因变量偏最小二乘算法推导
第一步：记 t1是 E0的第一个成 分，t1 E01 ，1是 E0 的第一个轴，它 是一个单位向量,即有 1 1 。
记 u1是 F0的第一个成分 u1 F0c1 ， c1是 F0的第一个轴，它是一个单位 向量，即 c1 1 。
多因变量偏最小二乘算法推导
值所对应的单位特征向量2，求成
偏最小二乘方法 ppt课件
偏最小二乘方法
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设矩阵X的阶为I*J，若T的阶与J相等，则主成分回归与 多元线性回归所得结果相同，并不能显示出主成分回归的优 越之处。选取的主成分数一般应该比J 小，而删去那些不重 要的主成分，因为这些主成分所包含的信息主要是噪声，由 此所得的回归方程稳定性较好。
b(XX)1Xy
(6.2)
x(bb)1by
在上边的叙述中，因变量为1个，而事实上可以有多个因 变量。如有两个因变量y1和y2，我们可以简单地写成两个线性 方程：
y1=Xb1+ e ; y2=Xb2+ e
偏最小二乘方法
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若用矩阵标表示，则：
x11 x12 .. x1n
y11 y12
X
x
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为了克服多元线性回归的不足，在数学方法上引进了主 成分回归方法（PCR）。
偏最小二乘方法
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§ 6.2 主成分回归
主成分回归可分为两步： 测定主成分数，并由主成分分 析将X矩阵降维； 对于降维的X矩阵再进行线性回归分析。
主成分分析的概念在前一章已经作了介绍。所谓主成分， 它为一新的变量，而该新变量是原变量xij的线性组合。第一 个主成分所能解释原变量的方差量最大，第二个次之，第三 个再次之，等等。也就是说，主成分是一种线性组合，用它 来表征原来变量时所产生的平方误差最小。运用主成分分析， 原变量矩阵X可以表达为得分（即主成分）矩阵T，而T由X在 本征矢量P上的投影所得。主成分与矩阵X的本征矢量一一对 应，即T = XP。
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对于此模型，Err=0.07。它比前者为小，这就意味着对于矩 阵Y，第二个数学模型比第个要更有效，这是一种假象。由 于X中引入最后一列，使得B2中上部3*3部分与前边所提B不 相等（B为真实模型）。由B2计算所得Y尽管误差要小，但其 数学模型所描述的自变量与因变量间的关系并不真实。其原 因主要为多元线性回归方法是采用整个X矩阵来建立数学模 型，而并不顾及在X中的信息与真实模型相关与否。很显然 ，若所得结果偏离了其实际数学模型，则对于未知试样的预 测也是错误的。
偏最小二乘回归方法(PLS)
偏最小二乘回归方法1 偏最小二乘回归方法（PLS）背景介绍在经济管理、教育学、农业、社会科学、工程技术、医学和生物学中，多元线性回归分析是一种普遍应用的统计分析与预测技术。
多元线性回归中，一般采用最小二乘方法（Ordinary Least Squares :OLS）估计回归系数，以使残差平方和达到最小，但当自变量之间存在多重相关性时，最小二乘估计方法往往失效。
而这种变量之间多重相关性问题在多元线性回归分析中危害非常严重，但又普遍存在。
为消除这种影响，常采用主成分分析（principal Components Analysis :PCA）的方法，但采用主成分分析提取的主成分，虽然能较好地概括自变量系统中的信息，却带进了许多无用的噪声，从而对因变量缺乏解释能力。
最小偏二乘回归方法（Partial Least Squares Regression ：PLS）就是应这种实际需要而产生和发展的一种有广泛适用性的多元统计分析方法。
它于1983年由S.Wold 和 C.Albano 等人首次提出并成功地应用在化学领域。
近十年来，偏最小二乘回归方法在理论、方法和应用方面都得到了迅速的发展，己经广泛地应用在许多领域，如生物信息学、机器学习和文本分类等领域。
偏最小二乘回归方法主要的研究焦点是多因变量对多自变量的回归建模，它与普通多元回归方法在思路上的主要区别是它在回归建模过程中采用了信息综合与筛选技术。
它不再是直接考虑因变量集合与自变量集合的回归建模，而是在变量系统中提取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量（又称成分），然后对它们进行回归建模。
偏最小二乘回归可以将建模类型的预测分析方法与非模型式的数据内涵分析方法有机地结合起来，可以同时实现回归建模、数据结构简化（主成分分析）以及两组变量间的相关性分析（典型性关分析），即集多元线性回归分析、典型相关分析和主成分分析的基本功能为一体。
下面将简单地叙述偏最小二乘回归的基本原理。