第十章：多元线性回归
多元线性回归的原理和应用
多元线性回归的原理和应用1. 原理介绍多元线性回归是一种统计分析方法，用于研究多个自变量与一个因变量之间的关系。
它是线性回归分析的一种拓展，可以同时考虑多个自变量对因变量的影响。
多元线性回归的基本原理可以通过以下公式表示：**Y = β0 + β1X1 + β2X2 + … + βn*Xn + ε**其中，Y表示因变量，X1、X2、…、Xn表示自变量，β0、β1、β2、…、βn表示自变量的系数，ε表示误差项。
多元线性回归通过最小二乘法来估计自变量的系数，使得预测值与实际观测值之间的平方误差最小化。
通过最小二乘法的计算，可以得到自变量的系数估计值，进而可以进行预测和解释因变量的变化。
2. 应用领域多元线性回归在各个领域都有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用领域：2.1 经济学多元线性回归在经济学中是一个重要的工具，可以用于研究不同变量对经济发展的影响。
例如，可以通过多元线性回归来分析GDP增长率与投资、消费、出口等变量之间的关系，并进一步预测未来的经济发展趋势。
2.2 市场营销在市场营销领域，多元线性回归可以用于研究市场需求的影响因素。
通过分析不同的市场变量（如产品价格、广告投入、竞争对手的行为等），可以预测市场需求的变化，并制定相应的营销策略。
2.3 医学研究多元线性回归在医学研究中也有广泛的应用。
例如，可以使用多元线性回归来研究不同的遗传、环境和生活方式因素对人体健康的影响。
通过分析这些因素，可以预测患病风险并制定相应的预防措施。
2.4 社会科学多元线性回归在社会科学领域中被广泛应用，用于研究各种社会现象。
例如，可以使用多元线性回归来研究教育、收入、职业等因素对犯罪率的影响，并进一步分析这些因素的相互关系。
2.5 工程与科学研究多元线性回归在工程和科学研究中也有一定的应用。
例如，在工程领域中可以使用多元线性回归来研究不同因素对产品质量的影响，并优化生产过程。
在科学研究中，多元线性回归可以用于分析实验数据，探索不同变量之间的关系。
多元线性回归
多元线性回归简介多元线性回归是一种统计分析方法，用于预测一个因变量与多个自变量之间的关系。
该方法适用于具有多个自变量和一个因变量之间的线性关系的数据集。
多元线性回归建立了一个多元线性模型，通过对多个自变量进行加权求和来预测因变量的值。
它基于最小二乘法，通过最小化预测值与实际观测值之间的差异来找到最佳拟合线。
在多元线性回归中，自变量可以是连续变量、二进制变量或分类变量。
因变量通常是连续的，可以预测数值型变量的值，也可以用于分类问题中。
数学原理多元线性回归的数学原理基于线性代数和统计学。
假设有n个自变量和一个因变量，可以将多元线性回归模型表示为：多元线性回归公式其中，y表示因变量的值，β0表示截距，β1, β2, …, βn表示自变量的系数，x1, x2, …, xn表示自变量的取值。
通过使用最小二乘法，可以最小化残差的平方和来计算最佳拟合线的系数。
残差是预测值与实际观测值之间的差异。
模型评估在构建多元线性回归模型后，需要对模型进行评估，以确定模型的效果和拟合优度。
常用的模型评估指标包括均方误差（Mean Squared Error, MSE）、决定系数（Coefficient of Determination, R2）和F统计量等。
•均方误差（MSE）是指预测值与实际观测值之间差异的平方和的均值。
MSE越接近于0，说明模型的预测效果越好。
•决定系数（R2）是指模型解释因变量变异性的比例。
R2的取值范围是0到1，越接近1表示模型对数据的解释能力越好。
•F统计量是用于比较两个模型之间的差异是否显著。
F统计量越大，说明模型的解释能力越好。
实例应用下面通过一个实例来说明多元线性回归的应用。
假设我们想要预测一个学生的学术成绩（因变量）与以下自变量之间的关系：学习时间、睡眠时间和饮食状况。
我们收集了100个学生的数据。
首先，我们需要对数据进行预处理，包括处理缺失值、异常值和标准化数据等。
然后，我们使用多元线性回归模型进行建模。
计量经济学-多元线性回归模型
Y=β0+β1X1+β2X2+...+βkXk+ε，其中Y为因变 量，X1, X2,..., Xk为自变量，β0, β1,..., βk为回归 系数，ε为随机误差项。
多元线性回归模型的假设条件
包括线性关系假设、误差项独立同分布假设、无 多重共线性假设等。
研究目的与意义
研究目的
政策与其他因素的交互作用
多元线性回归模型可以引入交互项，分析政策与其他因素（如技 术进步、国际贸易等）的交互作用，更全面地评估政策效应。
实例分析：基于多元线性回归模型的实证分析
实例一
预测某国GDP增长率：收集该国历史数据，包括GDP、投资、消费、出口等变量，建立 多元线性回归模型进行预测，并根据预测结果提出政策建议。
最小二乘法原理
最小二乘法是一种数学优化技术，用 于找到最佳函数匹配数据。
残差是观测值与预测值之间的差，即 e=y−(β0+β1x1+⋯+βkxk)e = y (beta_0 + beta_1 x_1 + cdots + beta_k x_k)e=y−(β0+β1x1+⋯+βkxk)。
在多元线性回归中，最小二乘法的目 标是使残差平方和最小。
t检验
用于检验单个解释变量对被解释变量的影响 是否显著。
F检验
用于检验所有解释变量对被解释变量的联合 影响是否显著。
拟合优度检验
通过计算可决系数（R-squared）等指标， 评估模型对数据的拟合程度。
残差诊断
检查残差是否满足独立同分布等假设，以验 证模型的合理性。
04
多元线性回归模型的检验与 诊断
多元线性回归与曲线拟合
第十章：多元线性回归与曲线拟合――Regression菜单详解〔上〕回归分析是处理两个及两个以上变量间线性依存关系的统计方法。
在医学领域中，此类问题很普遍，如人头发中某种金属元素的含量与血液中该元素的含量有关系，人的体外表积与身高、体重有关系；等等。
回归分析就是用于说明这种依存变化的数学关系。
§10.1Linear过程调用此过程可完成二元或多元的线性回归分析。
在多元线性回归分析中，用户还可根据需要，选用不同筛选自变量的方法〔如：逐步法、向前法、向后法，等〕。
例10.1：请分析在数据集Fat surfactant.sav中变量fat对变量spovl的大小有无影响？显然，在这里spovl是连续性变量，而fat是分类变量，我们可用用单因素方差分析来解决这个问题。
但此处我们要采用和方差分析等价的分析方法--回归分析来解决它。
回归分析和方差分析都可以被归入广义线性模型中，因此他们在模型的定义、计算方法等许多方面都非常近似，下面大家很快就会看到。
这里spovl是模型中的因变量，根据回归模型的要求，它必须是正态分布的变量才可以，我们可以用直方图来大致看一下，可以看到根本服从正态，因此不再检验其正态性，继续往下做。
在菜单中选择Regression==>liner，系统弹出线性回归对话框如下：除了大家熟悉的容以外，里面还出现了一些特色菜，让我们来一一品尝。
【Dependent框】用于选入回归分析的应变量。
【Block按钮组】由Previous和Next两个按钮组成，用于将下面Independent框中选入的自变量分组。
由于多元回归分析中自变量的选入方式有前进、后退、逐步等方法，如果对不同的自变量选入的方法不同，那么用该按钮组将自变量分组选入即可。
下面的例子会讲解其用法。
【Independent框】用于选入回归分析的自变量。
【Method下拉列表】用于选择对自变量的选入方法，有Enter〔强行进入法〕、Stepwise〔逐步法〕、Remove〔强制剔除法〕、Backward〔向后法〕、Forward〔向前法〕五种。
《多元线性回归》PPT课件
ˆ 0.7226 0.0003 15674 103 .172 1 ˆ β ˆ 0 . 0003 1 . 35 E 07 39648400 0 . 7770 2
x11 x x 1n x k1 x kn
假设6：回归模型是正确设定的
§3.2
多元线性回归模型的参数估计
一、普通最小二乘估计 二、参数估计量的性质 三、样本容量问题
参数估计的任务和方法
1、估计目标：回归系数βj、随机误差项方差б2 2、估计方法：OLS、ML或者MM * OLS：普通最小二乘估计 * ML：最大似然估计
E(X(Y Xβ )0
矩条件
*矩条件和矩估计量*
1、 E(X(Y Xβ ) 0 称为原总体回归方程的一组矩条件，表明了
原总体回归方程所具有的内在特征。
2、如果随机抽出原总体的一个样本，估计出的样本回归方程：
ˆ 能够近似代表总体回归方程的话，则应成立： ˆ X Y
1 ˆ)0 X (Y Xβ n
第三章
多元线性回归模型
§ 3.1 多元线性回归模型
§ 3.2 多元线性回归模型的参数估计 § 3.3 多元线性回归模型的统计检验 § 3.4 多元线性回归模型的预测 § 3.5 可线性化的多元非线性回归模型 § 3.6 受约束回归
§3.1
多元线性回归模型
一、模型形式 二、基本假定
一、模型形式
Yi 0 1 X 1i 2 X 2 i ... k X ki i 0 j X ji i
#参数估计的实例
例3.2.1：在例2.1.1的家庭收入-消费支出例中，
计量经济学多元线性回归ppt课件
Beta系数
有时，我们会看见“规范化系数〞或“Beta系数 〞，这些称号有着特殊的意义
运用Beta系数是由于有时我们把y和各个x交换为 规范化版本——也就是，减去均值后除以规范离 差。
系数反映对于一单位x的规范离差的y的规范离差。
Beta系数
样本回归方程的标准形式是
多元回归分析 Multiple Regression Analysis
y = b0 + b1x1 + b2x2 + . . . bkxk + u
4.进一步的问题
本章大纲
数据的测度单位换算对OLS统计量的影响 对函数方式的进一步讨论 拟合优度和回归元选择的进一步讨论 预测和残差分析
课堂提纲PacksFa NhomakorabeaincIntercept
Observations R-squared SSR SER
Table 6.1
(1) bwght
(2)bwghtlbs
-0.4634 (0.0916) --
0.0927 (0.0292) 116.794 (1.049) 8 0.0298 557,485.51 20.063
定义：
y i y 2 to su to a s m flqu Sa S总 rT es平 y ˆi y 2expslu o am sifq nu e Sa d S r解 E es释
u ˆi2 ressiu d om su fqau S la S r残 R es 差平
SST= SSE + SSR
现 在 ， bˆ j 与 ˆ j的 关 系 如 何 ？
Beta系数
可以看到
yˆi
ˆ y
《多元线性回归》课件
案例三：销售预测
总结词
利用多元线性回归模型预测未来销售情况，为企业制定 生产和销售计划提供依据。
详细描述
选取影响销售业绩的因素，如市场需求、竞争状况、产 品定价等，建立多元线性回归模型。通过分析历史销售 数据，预测未来销售趋势。在实际应用中，需要考虑市 场变化和不确定性因素，对模型进行动态调整和优化。
市场分析
在市场营销领域，多元线性回归可用于分析消费 者行为、市场趋势等，为企业制定营销策略提供 支持。
多元线性回归的基本假设
线性关系
自变量与因变量之间存在线性 关系，即随着自变量的增加或 减少，因变量也按一定比例变
化。
无多重共线性
自变量之间不存在多重共线性 ，即自变量之间没有高度的相 多元线性回归的 案例分析
案例一：股票价格预测
总结词
通过分析历史股票数据，利用多元线性回归 模型预测未来股票价格走势。
详细描述
选取多个影响股票价格的因素，如公司财务 指标、宏观经济指标、市场情绪等，建立多 元线性回归模型。通过训练数据拟合模型， 并使用测试数据评估模型的预测精度。在实 际应用中，需要考虑市场变化、政策影响等
特点
多元线性回归具有简单易用、可解释性强等优点，适用于探 索多个变量之间的相互关系，并能够提供可靠的预测结果。
多元线性回归的应用场景
1 2 3
经济预测
通过对多个经济指标进行多元线性回归分析，可 以预测未来的经济走势，为政策制定提供依据。
医学研究
在医学领域，多元线性回归常用于研究疾病发生 与多个风险因素之间的关系，为疾病预防和治疗 提供参考。
用于检验自变量与因变量之间是否存在线性关系。常用的方法包括散点图、趋 势线等。如果数据点在散点图上呈现一条直线，或者趋势线与水平线接近平行 ，则可以认为自变量与因变量之间存在线性关系。
多元线性回归模型
多元线性回归模型引言：多元线性回归模型是一种常用的统计分析方法，用于确定多个自变量与一个连续型因变量之间的线性关系。
它是简单线性回归模型的扩展，可以更准确地预测因变量的值，并分析各个自变量对因变量的影响程度。
本文旨在介绍多元线性回归模型的原理、假设条件和应用。
一、多元线性回归模型的原理多元线性回归模型基于以下假设：1）自变量与因变量之间的关系是线性的；2）自变量之间相互独立；3）残差项服从正态分布。
多元线性回归模型的数学表达式为：Y = β0 + β1X1 + β2X2 + ... + βnXn + ε其中，Y代表因变量，X1，X2，...，Xn代表自变量，β0，β1，β2，...，βn为待估计的回归系数，ε为随机误差项。
二、多元线性回归模型的估计方法为了确定回归系数的最佳估计值，常采用最小二乘法进行估计。
最小二乘法的原理是使残差平方和最小化，从而得到回归系数的估计值。
具体求解过程包括对模型进行估计、解释回归系数、进行显著性检验和评价模型拟合度等步骤。
三、多元线性回归模型的假设条件为了保证多元线性回归模型的准确性和可靠性，需要满足一定的假设条件。
主要包括线性关系、多元正态分布、自变量之间的独立性、无多重共线性、残差项的独立性和同方差性等。
在实际应用中，我们需要对这些假设条件进行检验，并根据检验结果进行相应的修正。
四、多元线性回归模型的应用多元线性回归模型广泛应用于各个领域的研究和实践中。
在经济学中，可以用于预测国内生产总值和通货膨胀率等经济指标；在市场营销中，可以用于预测销售额和用户满意度等关键指标；在医学研究中，可以用于评估疾病风险因素和预测治疗效果等。
多元线性回归模型的应用可以为决策提供科学依据，并帮助解释变量对因变量的影响程度。
五、多元线性回归模型的优缺点多元线性回归模型具有以下优点：1）能够解释各个自变量对因变量的相对影响；2）提供了一种可靠的预测方法；3）可用于控制变量的效果。
然而，多元线性回归模型也存在一些缺点：1）对于非线性关系无法准确预测；2）对异常值和离群点敏感；3）要求满足一定的假设条件。
多元线性回归
多元线性回归能⽤office07发布简直是太好了，这下⼦省了很多事。
1、多元线性回归模型假定被解释变量与多个解释变量之间具有线性关系，是解释变量的多元线性函数，称为多元线性回归模型。
即(1.1)其中为被解释变量，为个解释变量，为个未知参数，为随机误差项。
被解释变量的期望值与解释变量的线性⽅程为：(1.2)称为多元总体线性回归⽅程，简称总体回归⽅程。
对于组观测值，其⽅程组形式为：(1.3)即其矩阵形式为=+即(1.4)其中为被解释变量的观测值向量；为解释变量的观测值矩阵；为总体回归参数向量；为随机误差项向量。
总体回归⽅程表⽰为：(1.5)多元线性回归模型包含多个解释变量，多个解释变量同时对被解释变量发⽣作⽤，若要考察其中⼀个解释变量对的影响就必须假设其它解释变量保持不变来进⾏分析。
因此多元线性回归模型中的回归系数为偏回归系数，即反映了当模型中的其它变量不变时，其中⼀个解释变量对因变量的均值的影响。
由于参数都是未知的,可以利⽤样本观测值对它们进⾏估计。
若计算得到的参数估计值为，⽤参数估计值替代总体回归函数的未知参数，则得多元线性样本回归⽅程：(1.6)其中为参数估计值，为的样本回归值或样本拟合值、样本估计值。
其矩阵表达形式为:(1.7)其中为被解释变量样本观测值向量的阶拟合值列向量；为解释变量的阶样本观测矩阵；为未知参数向量的阶估计值列向量。
样本回归⽅程得到的被解释变量估计值与实际观测值之间的偏差称为残差。
(1.8)2、多元线性回归模型的假定与⼀元线性回归模型相同，多元线性回归模型利⽤普通最⼩⼆乘法(OLS)对参数进⾏估计时，有如下假定：假定1 零均值假定：，即(2.1)假定2 同⽅差假定(的⽅差为同⼀常数)：（2.2）假定3 ⽆⾃相关性：(2.3)假定4 随机误差项与解释变量不相关(这个假定⾃动成⽴)：（2.4）假定5 随机误差项服从均值为零，⽅差为的正态分布：（2.5）假定6 解释变量之间不存在多重共线性：即各解释变量的样本观测值之间线性⽆关，解释变量的样本观测值矩阵的秩为参数个数k+1，从⽽保证参数的估计值唯⼀。
第10章 多元线性回归与相关_PPT幻灯片
❖ I =1,2,…n，则称其存在近似的多重共线性。
多重共线性
❖ 当存在严重的多重共线性时，会给回归系数的统计 检验造成一定的困难，可能造成F检验获得通过，T 检验却不能够通过。在自变量高度相关的情况下， 估计系数的含义有可能与常识相反。在进行预测时， 因为回归模型的建立是基于样本数据的，多重共线 性也是指抽样的数据。如果把建立的回归模型用于 预测，而多重共线性问题在预测区间仍然存在，则 共线性问题对预测结果不会产生特别严重的影响， 但是如果样本数据中的多重共线性发生了变化则预 测的结果就不能完全的确定了。
❖ 向后剔除法的缺点在于，前面剔除的变量有可能因以后变量 的剔除，变为相对重要的变量，这样最后得到的“最优”回 归方程中有可能漏掉相对重要的变量。
回归变量的选择与逐步回归
❖ 逐步回归法是上述两个方法的综合。向前引入中被 选入的变量，将一直保留在方程中。向后剔除法中 被剔除的变量，将一直排除在外。这两种方程在某 些情况下会得到不合理的结果。于是，可以考虑到， 被选入的的变量，当它的作用在变量引入后变得 微不足道时，可以将它删除；被剔除的变量，当它 的作用在新变量引入情况下变得重要时，也可将它 重新选入回归方程。这样一种以向前引入法为主， 变量可进可出的筛选变量方法，称为逐步回归法。
❖ 首先给出引入变量的显著性水平和剔除变量的显著性水平， 然后筛选变量。
回归变量的选择与逐步回归
回归变量的选择与逐步回归
❖ 逐步回归分析的实施过程是每一步都要对已引入回归方程的 变量计算其偏回归平方和（即贡献），然后选一个偏回归平 方和最小的变量，在预先给定的水平下进行显著性检验，如 果显著则该变量不必从回归方程中剔除，这时方程中其它的 几个变量也都不需要剔除（因为其它的几个变量的偏回归平 方和都大于最小的一个更不需要剔除）。相反，如果不显著， 则该变量要剔除，然后按偏回归平方和由小到大地依次对方 程中其它变量进行检验。将对影响不显著的变量全部剔除， 保留的都是显著的。接着再对未引人回归方程中的变量分别 计算其偏回归平方和，并选其中偏回归平方和最大的一个变 量，同样在给定水平下作显著性检验，如果显著则将该变量 引入回归方程，这一过程一直继续下去，直到在回归方程中 的变量都不能剔除而又无新变量可以引入时为止，这时逐步 回归过程结束。
多元线性回归课件
线性关系
自变量与因变量之间存在线性 关系。
无异方差性
误差项的方差在所有观测值中 保持恒定。
无异常值
数据集中没有异常值。
02
多元线性回归的参 数估计
最小二乘法
最小二乘法是一种数学优化技术，其 基本思想是寻找一个函数，使得该函 数与已知数据点的总误差（或总偏差 ）的平方和最小。
最小二乘法通过构建残差平方和பைடு நூலகம்数 学模型，并对其求最小值来估计参数 ，这种方法具有简单、直观和易于计 算的特点。
在多元线性回归中，最小二乘法的目 标是找到最佳参数值，使得实际观测 值与通过模型预测的值之间的残差平 方和最小。
参数的估计值与估计量的性质
参数的估计值是通过最小二乘法 或其他优化算法从样本数据中得
多元线性回归课件
目录
CONTENTS
• 多元线性回归概述 • 多元线性回归的参数估计 • 多元线性回归的评估与诊断 • 多元线性回归的进阶应用 • 多元线性回归的软件实现 • 多元线性回归的案例分析
01
多元线性回归概述
定义与模型
定义
多元线性回归是一种统计学方法，用于 研究多个自变量与因变量之间的线性关 系。
决定系数（R^2）
衡量模型解释变量变异程度的指标，值越接近1表示模型拟合度越好。
调整决定系数（Adjusted R^2）
考虑了模型中自变量的增加，对R^2进行调整后的拟合度指标。
均方误差（MSE）
衡量模型预测误差大小的指标，值越小表示模型预测精度越高。
变量的显著性检验
t检验
通过t统计量检验自变量对因变量 的影响是否显著，值越大表明该 变量越重要。
用于判断自变量之间是否存在多重共线性的指标，值小于阈值时可能存在多重共线性问 题。
多元线性回归自相关问题
（五）应用举例
例1：修正美国投资方程残差序列旳自有关性 例2：考虑美国消费CS和GDP及前期消费之间旳关系。数
据区间：1947年第1季度到1995年第1季度，数据中已 消除了季节要素。建立模型，检验序列有关性，并进 行修正。
32
（五）有关图和Q统计量检验序列有关
p阶滞后旳Q统计量旳原假设是：序列不存在p阶自有关； 备选假设为：序列存在序列有关。在实际检验中，一般会计算 出不同滞后阶数旳Q统计量、自有关系数和偏自有关系数。假 如各阶Q统计量都没有超出临界值，则接受原假设，即不存在 序列有关，而且此时各阶旳自有关和偏自有关系数都接近于0； 假如存在某一滞后阶数p，Q统计量超出设定旳明显性水平旳临 界值，则拒绝原假设，阐明残差存在p阶自有关。
实例7-2
利用游程检验判断美国抵押债务方程残差项旳 自有关性
9
三、序列有关性旳发觉和判断
（四）杜宾-瓦尔森(D-W)检验（适应于一阶自有 关情况旳检验）
DW检验旳原理
对线性回归模型 Y 0 1X1 K X K
假如误差项有一阶自回归问题，那么
i i1 i
其中旳0 1 ，i 是均值为0旳独立同分布随机变量。
（五）有关图和Q统计量检验序列有关
能够应用所估计回归方程残差序列旳自有关和偏自有关
系数以及Ljung-Box Q统计量来检验序列有关。Q统计量
旳体现式为 QLB T (T 2)
p rj2 j1 T j
其中rj是残差序列旳j阶自有关系数，T为样本容量，p为 设定旳滞后阶数。
15
三、序列有关性旳发觉和判断
记
Y~ A1Y, X~ A1X, ~ε A1ε
得到
Y~ X~β ~ε
其中误差向量满足
《多元线性回归模型》课件
参数估计Biblioteka 最小二乘法使用最小二乘法估计模型中的 回归系数。
最大似然估计
通过最大似然估计法求解模型 参数。
岭回归
使用岭回归克服多重共线性问 题。
模型评估
R方值
通过R方值评估模型对数据的拟合程度。
调整R方值
调整R方值可纠正样本容量对R方的偏倚。
残差分析
通过残差分析评估模型的合理性和拟合优度。
解释变量
通过系数解释每个自变量对因变量的影响，了解它们在模型中的作用和重要性。
实例分析
1
数据收集
搜集相关数据，准备进行多元线性回归分析。
2
模型构建
使用收集到的数据建立多元线性回归模型。
3
结果解读
对模型结果进行解读和分析，并给出相关结论。
变量选择
相关性分析
通过相关性分析选择与因变量相关性强的自变量。
逐步回归
逐步回归法能帮助我们选择最佳的自变量组合。
变量筛选
借助统计指标和领域知识选择适当的自变量。
模型假设
1 线性关系
假设因变量与自变量之间存在线性关系。
2 多元正态分布
3 无多重共线性
假设因变量及自变量服从多元正态分布。
假设自变量之间不存在高度相关性。
《多元线性回归模型》 PPT课件
在这个PPT课件中，我们将讲解多元线性回归模型的重要概念和应用。通过 丰富的实例和清晰的解释，帮助你深入了解这一统计分析方法。
多元线性回归模型的概述
我们将介绍多元线性回归模型的基本概念、原理和用途。了解什么是多元线 性回归，以及如何利用它来分析和预测多个自变量对因变量的影响。
线性回归分析
注意: 逐步添加法或逐步剔除法, 都应当强调“逐步” . 不 能一次按照各个变量的统计量的值 fj 的显著性概率 p 是否 小于等于选定的显著性水平 , 来决定是否作为 Y 的自变 量. 因为每添加或剔除一个变量, 都会引起所有回归系数的 变化和统计量的值 fj 的变化. 一次处理会造成误判, 只有逐 步处理, 才是恰当的.
= ( 1, 2, …, k)T
若估计出, ˆ (ˆ1, ˆ2 ,, ˆk )T 则有 Yˆ Xˆ
所以
Y Yˆ e
于是有 Y Yˆ e Xˆ e
两边左乘XT, 得 X T Y X T Xˆ X T e
由几何解释XT e , 故有XTe = 0, 所以可以求出:
Y 1 2X u
其中 ˆ1, ˆ2 为1， 2 的估计值, 则 Y 的计算值Ŷ, 可以
用下式表达:
Yˆ ˆ1 ˆ2 X
所要求出待估参数 ˆ1, ˆ2, 要使 Y 与其计算值Ŷ之间 的“误差平方和”最小. 即： 使得
Q
(Y
Yˆ
2
)
ei2
(4) u ~ N(0, 2u In )
(5) E(XTu) =0 , 或者, X 为确定矩阵
1 X12 X1k
X
1 1
X 22
X n2
X2k
X nk
(6) 秩 ( X ) = k, ( k<n)
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
人均收入X
这两个变量之间的不确定关系，大致可以用下式表示：
Y 1 2 LnX u
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胰岛素 (μU/ml) X3
4.53 7.32 6.95 5.88 4.05 1.42 12.60 6.75 16.28 6.59 3.61 6.61 7.57 1.42 10.35 8.53 4.53 12.79 2.53 5.28 2.96 4.31 3.47 3.37 1.20 8.61 6.45
ˆ ) 2 [Y (b b X b X b X )]2 Q (Y Y 0 1 1 2 2 m m
求偏导数
原
理
最小二乘法
l11b1 l12b2 l1m bm l1Y l b l b l b l 21 1 22 2 2m m 2Y l m1b1 l m 2 b2 l mm bm l mY b0 Y (b1 X 1b2 X 2 bm X m )
2. 决定系数R 2： SS回 SS残 2 R 1 SS总 SS总
0 R 2 1 ，说明自变量 X 1 , X 2 ,, X m 能够
解释Y 变化的百分比，其值愈接近于 1，说明 模型对数据的拟合程度愈好。本例
133.7107 R 0.6008 222.5519
2
表明血糖含量变异的 60%可由总胆固醇、 甘油 三脂、胰岛素和糖化血红蛋白的变化来解释。
其中；SSR是由x和y的直线回归关系引起的，可以由回归
直线做出解释；SSE是除了x对y的线性影响之外的随机因素所 引起的Y的变动，是回归直线所不能解释的。
可决系数（判定系数、决定系数）
回归平方和在总离差平方和中所占的比例可以作为一个统 计指标，用来衡量X与Y 的关系密切程度以及回归直线的代表
性好坏，称为可决系数。
结果
0.1424 t1 0.390 0.3656 0.2706 t3 2.229 0.1214 0.3515 t2 1.721 0.2042 0.6382 t4 2.623 0.2433
结论
t 0.05 / 2 ,22 2.074 ， t 4 | t 3 | 2.074 ， P
b bj
' j
l jj lYY
Sj bj S Y
标准化回归系数没有单位，可以用来比较各个自变 量 X j 对 Y 的影响强度，通常在有统计学意义的前提下， 标准化回归系数的绝对值愈大说明相应自变量对 Y 的作 用愈大。
1.5934 b 0.1424 0.0776 2.9257
糖化血 红蛋白(%) X4
8.2 6.9 10.8 8.3 7.5 13.6 8.5 11.5 7.9 7.1 8.7 7.8 9.9 6.9 10.5 8.0 10.3 7.1 8.9 9.9 8.0 11.3 12.3 9.8 10.5 6.4 9.6
血糖 (mmol/L) Y
11.2 8.8 12.3 11.6 13.4 18.3 11.1 12.1 9.6 8.4 9.3 10.6 8.4 9.6 10.9 10.1 14.8 9.1 10.8 10.2 13.6 14.9 16.0 13.2 20.0 13.3 10.4
对于多元线性回归方程，检验统计量为：
SSR/ p F SSE /(n p 1)
2 ˆ ( y y ) /(n p 1)
ˆ y) (y
2
/p
~ F（p， p 1 ）
• 回归系数的显著性检验（t检验）
回归系数的显著性检验是要检验回归方程中被解 释变量与每一个解释变量之间的线性关系是否显著。 对于一元线性回归方程，检验统计量为：
表2 多元线性回归方差分析表
变异来源 总变异 回 归 残 差 自由度 n-1 m n-m-1 SS SS 总 SS 回 SS 残 MS SS 回 /m SS 残 /(n-m-1)
( 0.05)
F MS 回/MS 残 P
表3 例15-1的方差分析表
( 0.05)
MS F 8.28 P <0.01
对于一元线性回归方程：
SSR SST SSE R 1 SST SST 2 y y y 2 R 1 2 y y y
2
SSE SST 2 y y
2
对于多元线性回归方程：
R
2
R2
SSE 1 SST SSE/ n p 1 1 SST / n 1
2 来反映，称为总变差。引起总变差的 ( y y )
建立直线回归方程可知：y的观测值的总变动
可由
原因有两个：
由于x的取值不同，使得与x有线性关系的y值不同；
随机因素的影响。
总离差平方和可分解为
y y
2
2 y y y y
2
即：总离差平方和（SST)=剩余离差平方和(SSE) +回归 离差平方和（SSR)
变异来源 总变异 回 归 残 差
自由度 26 4 22
SS 222.5519 133.7107 88.8412
33.4277 4.0382
P 0.01 ， 查 F 界值表得 F0.01( 4, 22) 4.31 ，F 4.31 ， 在 0.05
水平上拒绝 H0，接受 H1 认为所建回归方程具有统计学意义。
总胆固醇 （mmol/L） X1
5.68 3.79 6.02 4.85 4.60 6.05 4.90 7.08 3.85 4.65 4.59 4.29 7.97 6.19 6.13 5.71 6.40 6.06 5.09 6.13 5.78 5.43 6.50 7.98 11.54 5.84 3.84
2 i
例：多元线性回归方程的建立
27名糖尿病人的血清总胆固醇、甘油三 脂、空腹胰岛素、糖化血红蛋白、空腹 血糖的测量值列于表1中，试建立血糖与
其它几项指标关系的多元线性回归方程。
表1 27名糖尿病人的血糖及有关变量的测量结果
序号 i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
t
1
2 ( x x ) i
~ t ( n 2)
其中， S y
2 ˆ ( y y ) i i
n2
对于多元线性回归方程，检验统计量为：
i
2 ( x x ) ij i
ti
~ t (n p 1)
其中， S y
2 ˆ ( y y ) i i
3.复相关系数
可用来度量应变量 Y 与多个自变量间的线性相
ˆ 之间的相关程度。 关程度，亦即观察值 Y 与估计值Y
计算公式： R R 2 ，本例 R 0.6008 0.7751 若 m=1 自变量，则有 R | r | ，r 为简单相关系数。
2. t 检验法 是一种与偏回归平方和检验完全等 价的一种方法。计算公式为
值均小于 0.05，说明 b3 和 b4 有统计学意 义，而 b1 和 b2 则没有统计学意义。
3．标准化回归系数 变量标准化是将原始数据减去相应变量的均数， 然后再除以该变量的标准差。
X
' j
(X j X j ) Sj
计算得到的回归方程称作标准化回归方程， 相应的回归系数即为标准化回归系数。
tj
bj Sb
j
j
b j 为偏回归系数的估计值， S b 是 b j 的标准误。
检验假设： H0： j 0 ， t j 服从自由度为 n m 1 的 t 分 布。如果| t j | t / 2 ,n m 1 ，则在 （0.05）水平上拒 绝 H0，接受 H1，说明 X j 与 Y 有线性回归关系。
n p 1
• 残差分析
残差是指由回归方程计算得到的预测值与实际样本 值之间的差距，定义为：
ˆi yi (0 1x1 2 x2 ... p x p ) ei yi y
对于线性回归分析来讲，如果方程能够较好的反 映被解释变量的特征和规律性，那么残差序列中应不 包含明显的规律性。残差分析包括以下内容：残差服 从正态分布，其平均值等于0；残差取值与X的取值无 关；残差不存在自相关；残差方差相等。
' 1
结 论
2.5748 b 0.3515 0.3093 2.9257
2 ( e e ) t t 1 t 2 n
et
t 2
n
2(1 )
2
DW=2表示无自相关，在0-2之间说明存在正自相 关，在2-4之间说明存在负的自相关。一般情况下， DW值在1.5-2.5之间即可说明无自相关现象。
多重共线性分析
多重共线性是指解释变量之间存在线性相关关系 的现象。测度多重共线性一般有以下方式： 1、容忍度： 2 Toli 1 Ri
在多元线性回归分析中，引起判定系数增加的原因有两个：一 个是方程中的解释变量个数增多，另一个是方程中引入了对被解释 变量有重要影响的解释变量。如果某个自变量引入方程后对因变量 的线性解释有重要贡献，那么必然会使误差平方和显著减小，并使 平均的误差平方和也显著减小，从而使调整的判定系数提高。所以 在多元线性回归分析中，调整的判定系数比判定系数更能准确的反 映回归方程的拟合优度。
其中， 是第i个解释变量与方程中其他解释变量 R 间的复相关系数的平方，表示解释变量之间的线性相 关程度。容忍度的取值范围在0-1之间，越接近0表示 多重共线性越强，越接近1表示多重共线性越弱。 2、方差膨胀因子VIF。方差膨胀因子是容忍度的倒数。 VIF越大多重共线性越强，当VIF大于等于10时，说明 存在严重的多重共线性。
lij ( X i X i )( X j X j ) X i X j l jY ( X j X j )(Y Y ) X jY