线性回归中的相关系数(教学参考)

线性回归中的相关系数

山东 胡大波

线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法

统计中常用相关系数r 来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当i x 不全为零，y i 也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是：

1

1

2

22

22

21

1

11()()

()()n

n

i

i i i

i i n

n

n

n

i

i i i i i i i x

x y y x y

nx y

r x

x y y x nx y ny ======---=

=

??

??---- ? ? ?????

∑∑∑∑∑∑

r 就叫做变量y 与x 的相关系数（简称相关系数）．

说明：（1）对于相关系数r ，首先值得注意的是它的符号，当r 为正数时，表示变量x ，y 正相关；当r 为负数时，表示两个变量x ，y 负相关；

（2）另外注意r 的大小，如果[]0.751r ∈，，那么正相关很强；如果[]10.75r ∈--，，那么负相关很强；如果(]0.750.30r ∈--，或[)0.300.75r ∈，，那么相关性一般；如果[]0.250.25r ∈-，，那么相关性较弱．

下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析

例1 测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下：

父亲 身高（x ） 60 62 64 65 66 67 68 70 72 74

儿子 身高（y ）

63.5 65.2 66 65.5 66.9 67.1 67.4 68.3 70.1 70

（1）对变量y 与x 进行相关性检验；

（2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高．

解：（1）66.8x =，67y =，10

2

1

44794i i x ==∑，10

21

44929.22i i y ==∑，4475.6x y =，2

4462.24x =，

2

4489y =，10

1

44836.4i i i x y ==∑，

所以10

1

2

1022

211i i

i n

i i i i x y

nx y

r x nx y ny ===-=

??

??--

? ? ?????

∑∑∑

44836.4104475.6

(4479444622.4)(44929.2244890)-?=--

80.480.4

0.9882.04

6730.152

=

≈

≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则10

1102

21

1010i i

i i i x y

xy

b x x

==-=

-∑∑44836.444756

0.46854479444622.4

-=

≈-，

670.468566.835.7042a y bx =-=-?=．

故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+．

（3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为69.9英寸．

点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型．

例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表：

x

74 71 72 68 76 73 67 70 65 74 y

76

75

71

70

76

79

65

77

62

72

其中x 为高一数学成绩，y 为高二数学成绩． （1）y 与x 是否具有相关关系；

（2）如果y 与x 是相关关系，求回归直线方程． 解：（1）由已知表格中的数据，利用计算器进行计算得 10

1710i

i x

==∑，10

1

723i i y ==∑，71x =，72.3y =，10

1

51467i i i x y ==∑．

102

1

50520i

i x

==∑，10

21

52541i i y ==∑．

10

1

10

10

2222

11101010i i

i i i i i x y

x y

r x x y y ===-=

????-- ???????

∑∑∑

2

2

514677172.3100.78(505201071)(525411072.3)

-??=

≈-?-?．

由于0.78r ≈，由0.780.75>知，有很大的把握认为x 与y 之间具有线性相关关系． （2）y 与x 具有线性相关关系，设回归直线方程为y a bx =+，则

10

110

2

2

21

1051467107172.3

1.2250520107110i i

i i

i x y

x y b x

x

==--??=

=

≈-?-∑∑，

72.3 1.227114.32a y bx =-=-?=-．

所以y 关于x 的回归直线方程为 1.2214.32y x =-．

点评：通过以上两例可以看出，回归方程在生活中应用广泛，要明确这类问题的计算公式、解题步骤，并会通过计算确定两个变量是否具有相关关系．

线性回归方程中的相关系数r

线性回归方程中的相关系数r r=∑(Xi-X的平均数)(Yi-Y平均数)/根号下[∑(Xi-X平均数)^2*∑(Yi-Y平均数)^2]

R2就是相关系数的平方， R在一元线性方程就直接是因变量自变量的相关系数，多元则是复相关系数 判定系数R^2 也叫拟合优度、可决系数。表达式是: R^2=ESS/TSS=1-RSS/TSS 该统计量越接近于1，模型的拟合优度越高。 问题：在应用过程中发现，如果在模型中增加一个解释变量，R2往往增大 这就给人一个错觉：要使得模型拟合得好，只要增加解释变量即可。 ——但是，现实情况往往是，由增加解释变量个数引起的R2的增大与拟合好坏无关，R2需调整。 这就有了调整的拟合优度: R1^2=1-(RSS/(n-k-1))/(TSS/(n-1)) 在样本容量一定的情况下，增加解释变量必定使得自由度减少，所以调整的思路是:将残差平方和与总离差平方和分别除以各自的自由度，以剔除变量个数对拟合优度的影响: 其中：n-k-1为残差平方和的自由度，n-1为总体平方和的自由度。 总是来说，调整的判定系数比起判定系数，除去了因为变量个数增加对判定结果的影响。R = R接近于1表明Y与X1，X2 ，…，Xk之间的线性关系程度密切； R接近于0表明Y与X1，X2 ，…，Xk之间的线性关系程度不密切 相关系数就是线性相关度的大小，1为（100%）绝对正相关，0为0%，-1为（100%）绝对负相关 相关系数绝对值越靠近1，线性相关性质越好，根据数据描点画出来的函数-自变量图线越趋近于一条平直线，拟合的直线与描点所得图线也更相近。 如果其绝对值越靠近0，那么就说明线性相关性越差，根据数据点描出的图线和拟合曲线相差越远（当相关系数太小时，本来拟合就已经没有意义，如果强行拟合一条直线，再把数据点在同一坐标纸上画出来，可以发现大部分的点偏离这条直线很远，所以用这个直线来拟合是会出现很大误差的或者说是根本错误的）。 分为一元线性回归和多元线性回归 线性回归方程中,回归系数的含义 一元： Y^=bX+a b表示X每变动（增加或减少）1个单位,Y平均变动（增加或减少）b各单位多元： Y^=b1X1+b2X2+b3X3+a 在其他变量不变的情况下，某变量变动1单位，引起y平均变动量 以b2为例：b2表示在X1、X3（在其他变量不变的情况下）不变得情况下，X2每变动1单位，y平均变动b2单位 就一个reg来说y=a+bx+e a+bx的误差称为explained sum of square e的误差是不能解释的是residual sum of square

线性回归中的相关系数

线性回归中的相关系数 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

线性回归中的相关系数 山东胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当 x不全为零，y i i 也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是： r就叫做变量y与x的相关系数（简称相关系数）． 说明：（1）对于相关系数r，首先值得注意的是它的符号，当r为正数时，表示变量x，y正相关；当r为负数时，表示两个变量x，y负相关； （2）另外注意r的大小，如果[] r∈，，那么正相关很强；如果[] 0.751 r∈-- ，，那 10.75 么负相关很强；如果(] ，或[) r∈，，那么相关性一般；如果 0.300.75 r∈-- 0.750.30 [] r∈-，，那么相关性较弱． 0.250.25 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析 例1测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下：

（1）对变量y 与x 进行相关性检验； （2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高． 解：（1）66.8x =，67y =，10 21 44794i i x ==∑，10 21 44929.22i i y ==∑，4475.6x y =， 2 4462.24x =， 2 4489y =，10 1 44836.4i i i x y ==∑， 所以10 i i x y nx y r -= ∑ 80.4 0.9882.04 ≈ ≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则10 1102 21 1010i i i i i x y xy b x x ==-= -∑∑44836.444756 0.46854479444622.4 -= ≈-， 670.468566.835.7042a y bx =-=-?=． 故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+． （3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为英寸． 点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型． 例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表：

相关性平均值标准差相关系数回归线及最小二乘法概念

平均值、标准差、相关系数、回归线及最小二乘法相关性 线性相关 数据在一条直线附近波动，则变量间是线性相关 非线性相关 数据在一条曲线附近波动，则变量间是非线性相关 不相关 数据在图中没有显示任何关系，则不相关 平均值 N个数据的平均值计算公式： 标准差 标准差表示了所有数据与平均值的平均距离，表示了数据的散度，如果标准差小，表示数据集中在平均值附近，如果标准差大则表示数据离标准差比较远，比较分散。标准差计算公式： x、y两个变量组成了笛卡尔坐标系中的一 坐标(x,y)，这个坐标标识了一个点的位置。 个 各包含n个常量的X,Y两组数据在笛卡尔坐标系中以n个点来进行表示。 相关系数 相关系数用字母r来表示，表示两组数据线性相关的程度（同时增大或减小的程度），从另一方面度量了点相对于标准差的散布情况，它没有单位。包含n个数值的X、Y两组数据的相关系数r的计算方法： 简单的说，就是r=[(以标准单位表示的x )X(以标准单位表示的y )]的平均数 根据上面点的定义，将X、Y两组数据的关系以点的形式在笛卡尔坐标系中画出，SD线表示了经过中心点（以数据组X、Y平均值为坐标的点），当r>0时，斜率=X的标准

差/Y的标准差；当r<0时，斜率=-X的标准差/Y的标准差；的直线。通常用SD线来直观的表示数据的走向： 1、当r<0时,SD线的斜率小于0时，则说明数据负相关，即当x增大时y减少。 2、当r>0时，SD线的斜率大于0时，则说明数据正相关，此时当x增大时y增大。 3、相关系数r的范围在[-1,1]之间，当r=0时表示数据相关系数为0(不相关)。当r=正负1时，表示数据负相关，此(x,y)点数据都在SD线上。 4、r的值越接近正负1说明(x,y)越靠拢SD线，说明数据相关性越强，r的值越接近0说明(x,y)点到SD线的散度越大（越分散），数据相关性越小。 回归方法主要描述一个变量如何依赖于另一个变量。y对应于x的回归线描述了在不同的x值下y的平均值情况，它是这些平均值的光滑形式，如果这些平均值刚好在一条直线上，则这些平均值刚好和回归线重合。通过回归线，我们可以通过x值来预测y值（已知x值下y值的平均值）。下面是y对应于x的回归线方程： 简单的说，就是当x每增加1个SD，平均而言，相应的y增加r个SD。 从方程可以看出： 1、回归线是一条经过点，斜率为的直线。 2、回归线的斜率比SD线小，当r=1或-1时，回归线和SD线重合。 当用回归线从x预测y时，实际值与预测值之间的差异叫预测误差。而均方根误差就是预测误差的均方根。它度量回归预测的精确程度。y关于x的回归线的均方根误差用下面的公式进行计算: 由公式可以看出，当r越接近1或-1时，点越聚集在回归线附近，均方根误差越小； 反之r越接近0时，点越分散，均方根误差越大。 最小二乘法寻找一条直线来拟合所有的点，使得这条直线到所有的点之间的均方根误差最小。可以看到，当求两个变量之间的关系时，最小二乘法求出的直线实际上就是回归线。只不过表述的侧重点不同：

案例2多元线性回归模型的计算过程及

多元线性回归模型的计算过程及案例分析 计算过程 （1） 根据 n 组观察样本的原始数据，12(,,,)t t t kt y x x x (1,2,,)t n = 写出如下矩阵： 111211221222 1211,1 k k n n n kn y x x x y x x x Y X y x x x ???? ? ? ? ?== ? ? ? ?? ??? （2） 计算1)X X X X -'''、(、X Y 。 （3） 计算参数向量B 的最小二乘法估计1??:()B B X X X Y -''=。 （4） 计算应变量观测值向量Y 的拟合值向量???:Y Y XB =。 （5） 计算残差平方和2 t e ∑及残差的标准差?: σ?σ = （6） 计算多重决定系数2R 和修正的多重系数2R ，作拟合检验。 22 2 1;() t t e R y y =- -∑∑ 22 2 /(1)1;()/(1) t t e n k R y y n --=- --∑∑ （7）计算参数估计?(0,1,2,,)j b j k = 的标准差：?();j s b σ=其中jj c 是矩阵 1 )X X -'(中第j 行第j 列位置上的元素。 （8）计算检验统计量t 和F 的值，作回归参数及回归方程的显著性检验。 在原假设0:0(0,1,2,,)j H b j k == 下的t 统计量为 ??/j t b σ= 在原假设001:0k H b b b === 下的F 统计量为 2 2()1 t t y y n k F k e ---= ? ∑∑。 （9）若模型未通过检验，则重新建立模型并重复上述步骤；若模型通过检验，且满足模型的古典假设，则可利用此模型进行结构分析或经济预测等实际应用

多元线性回归的计算方法

多元线性回归的计算方法 摘要 在实际经济问题中，一个变量往往受到多个变量的影响。例如，家庭 消费支出，除了受家庭可支配收入的影响外，还受诸如家庭所有的财富、物价水平、金融机构存款利息等多种因素的影响，表现在线性回归模型中的解释变量有多个。这样的模型被称为多元线性回归模型。 多元线性回归的基本原理和基本计算过程与一元线性回归相同，但由 于自变量个数多，计算相当麻烦，一般在实际中应用时都要借助统计软件。这里只介绍多元线性回归的一些基本问题。 但由于各个自变量的单位可能不一样，比如说一个消费水平的关系式中，工资水平、受教育程度、职业、地区、家庭负担等等因素都会影响到消费水平，而这些影响因素（自变量）的单位显然是不同的，因此自变量前系数的大小并不能说明该因素的重要程度，更简单地来说，同样工资收入，如果用元为单位就比用百元为单位所得的回归系数要小，但是工资水平对消费的影响程度并没有变，所以得想办法将各个自变量化到统一的单位上来。前面学到的标准分就有这个功能，具体到这里来说，就是将所有变量包括因变量都先转化为标准分，再进行线性回归，此时得到的回归系数就能反映对应自变量的重要程度。这时的回归方程称为标准回归方程，回归系数称为标准回归系数，表示如下： Zy=β1Zx1+β2Zx2+…+βkZxk 注意，由于都化成了标准分，所以就不再有常数项a 了，因为各自变量都取平均水平时，因变量也应该取平均水平，而平均水平正好对应标准分0，当等式两端的变量都取0时，常数项也就为0了。 多元线性回归模型的建立 多元线性回归模型的一般形式为 Yi=β0+β1X1i+β2X2i+…+i i i i h x υβ+ =1,2,…,n 其中 k 为解释变量的数目，j β=（j=1,2,…,k)称为回归系数 （regression coefficient)。上式也被称为总体回归函数的随机表达式。它的非随机表达式为 E(Y∣X1i,X2i,…Xki,)=β0+β1X1i+β2X2i+…+βkXki βj 也被称为偏回归系数（partial regression coefficient) 多元线性回归的计算模型

线性回归中的相关系数

线性回归中的相关系 数 Revised on November 25, 2020

线性回归中的相关系数 山东胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当 x不全 i 为零，y i也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是： r就叫做变量y与x的相关系数（简称相关系数）． 说明：（1）对于相关系数r，首先值得注意的是它的符号，当r为正数时，表示变量x，y正相关；当r为负数时，表示两个变量x，y负相关； （2）另外注意r的大小，如果[] r∈，，那么正相关很强；如果 0.751 [] ，或[) 0.300.75 r∈，，那么相关 r∈-- 0.750.30 r∈-- ，，那么负相关很强；如果(] 10.75 性一般；如果[] 0.250.25 r∈-，，那么相关性较弱． 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析 例1测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下： （1）对变量y与x进行相关性检验；

（2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高． 解：（1）66.8x =，67y =，102 144794i i x ==∑，10 2144929.22i i y ==∑，4475.6x y =，2 4462.24x =， 24489y =，10 144836.4i i i x y ==∑， 所以10i i x y nx y r -∑ 80.40.9882.04 =≈≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则 101 102211010i i i i i x y xy b x x ==-=-∑∑44836.4447560.46854479444622.4 -=≈-， 670.468566.835.7042a y bx =-=-?=． 故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+． （3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为英寸． 点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型． 例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表：

统计学原理第九章(相关与回归)习题答案

第九章相关与回归 一．判断题部分 题目1：负相关指的是因素标志与结果标志的数量变动方向是下降的。（） 答案：× 题目2：相关系数为+1时，说明两变量完全相关；相关系数为-1时，说明两个变量不相关。（） 答案：√ 题目3：只有当相关系数接近+1时，才能说明两变量之间存在高度相关关系。（） 答案：× 题目4：若变量x的值增加时，变量y的值也增加，说明x与y之间存在正相关关系；若变量x的值减少时，y变量的值也减少，说明x与y之间存在负相关关系。（） 答案：× 题目5：回归系数和相关系数都可以用来判断现象之间相关的密切程度。（） 答案：× 题目6：根据建立的直线回归方程，不能判断出两个变量之间相关的密切程度。（） 答案：√ 题目7：回归系数既可以用来判断两个变量相关的方向，也可以用来说明两个变量相关的密切程度。（） 答案：×

题目8：在任何相关条件下，都可以用相关系数说明变量之间相关的密切程度。（） 答案：× 题目9：产品产量随生产用固定资产价值的减少而减少，说明两个变量之间存在正相关关系。（） 答案：√ 题目10：计算相关系数的两个变量，要求一个是随机变量，另一个是可控制的量。（） 答案：× 题目11：完全相关即是函数关系，其相关系数为±1。（） 答案：√ 题目12：估计标准误是说明回归方程代表性大小的统计分析指标，指标数值越大，说明回归方程的代表性越高。（） 答案× 二．单项选择题部分 题目1：当自变量的数值确定后，因变量的数值也随之完全确定，这种关系属于（）。 A.相关关系 B.函数关系 C.回归关系 D.随机关系 答案：B 题目2：现象之间的相互关系可以归纳为两种类型，即（）。 A.相关关系和函数关系 B.相关关系和因果关系

相关系数,多元线性回归

第二届苏北数学建模联赛优秀论文 抑制房地产泡沫问题的模型设计 朱朝霞，邸苏闯，陈成 （中国矿业大学，徐州221008） 摘要:本文讨论了影响房地产价格的主要因素，找出了价格和其主要因素之间近似成线性关系，从而建立表示房地产价格的数学模型——多元线性回归模型，并对模型进行了全方面的论述，得出求解其中各个参数的方法，并最终求出房地产价格。建模过程中，首先用科学分析的方法，确定主要因素并对其作数学抽象，再针对各因素综合运用多种数学方法进行分析求解。第一，用概率论与数理统计的方法找出价格和各个因素之间的近似线性关系，确定模型；第二，用最小二乘法求解模型中的参数；第三，用回归分析确定模型精度及检验，从而得出一个完整的数学模型；第四，通过该模型深入分析了影响房地产价格主要因素，提出了一些政策建议，把高的开发成本降下来，同时调整供给结构。第五，根据模型及建议进行合理的预测，最后分析模型的优缺点并提出了改进方向。 一问题重述 所谓房地产泡沫直的是商品房售价远远超过起实际的价值。近几年来，我国各大城市房价出现了普遍的持续上涨、高居不下的情况。房价的上涨使生活成本大幅度增加，导致许多低收入人群买房难，目前我国城镇居民的人均居住面积只有发达国家的一半左右，甚至低于不少发展中国家，居民不是没有住房需求，而是现有的货币支付能力无法使其去实现购房的愿望。尽管现在买房可以贷款，可以分期付款，但这也需要居民有相当好的收入水平，还要用好多年来供房直到中年甚至更晚才可以还清，一生中最好的时光就都交给了房子。因此如何有效地抑制价格上扬，甚至能够降低房价，是一个备受关注的社会问题。下面就就这个问题展开分析与建立数学模型，来研究如何有效的抑制房价上扬。 二基本假设 影响房价的因素有许多，房屋建造成本、市场供求关系、城市经济发展、城市规模、等等。现假设房屋价格与各个因素间的关系均为线性关系，且： （1）房屋建造成本用竣工房屋造价来代替。 （2）城市经济发展用人均GDP来表示。 （3）城市规模用建成区面积来表示。 （4）市场供求关系通过消费者的支付能力竣工房屋价格来体现，而消费者的支付能力有通过在岗职工的平均工资来衡量。 （5）房地产价格通过房屋均衡价格来表示 （6）忽略消费者偏好如有无学校、绿化率、停车位、热水供应状态、通信、

线性回归中的相关系数

线性回归中的相关系数 Last updated on the afternoon of January 3, 2021

线性回归中的相关系数 山东胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当 x不全为零，y i i 也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是： r就叫做变量y与x的相关系数（简称相关系数）． 说明：（1）对于相关系数r，首先值得注意的是它的符号，当r为正数时，表示变量x，y正相关；当r为负数时，表示两个变量x，y负相关； （2）另外注意r的大小，如果[] r∈，，那么正相关很强；如果[] 0.751 r∈-- ，，那 10.75 么负相关很强；如果(] ，或[) r∈，，那么相关性一般；如果 0.300.75 r∈-- 0.750.30 [] r∈-，，那么相关性较弱． 0.250.25 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析 例1测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下：

（1）对变量y 与x 进行相关性检验； （2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高． 解：（1）66.8x =，67y =，10 21 44794i i x ==∑，10 21 44929.22i i y ==∑，4475.6x y =， 2 4462.24x =， 2 4489y =，10 1 44836.4i i i x y ==∑， 所以10 i i x y nx y r -= ∑ 80.4 0.9882.04 ≈ ≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则10 1102 21 1010i i i i i x y xy b x x ==-= -∑∑44836.444756 0.46854479444622.4 -= ≈-， 670.468566.835.7042a y bx =-=-?=． 故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+． （3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为英寸． 点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型． 例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表：

线性回归中的相关系数

线性回归中的相关系数 山东 胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛,求解回归直线方程时,应该先判断两个变量就是否就是线性相关,若相关再求其直线方程,判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法就是绘制散点图;另外一种方法就是量化的检验法,即相关系数法.下面为同学们介绍相关系数法. 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r 来衡量两个变量之间的线性相关的强弱,当i x 不全为零,y i 也不全为零时,则两个变量的相关系数的计算公式就是: ()() n n i i i i x x y y x y nx y r ---= = ∑∑r 就叫做变量y 与x 的相关系数(简称相关系数). 说明:(1)对于相关系数r ,首先值得注意的就是它的符号,当r 为正数时,表示变量x ,y 正相关;当r 为负数时,表示两个变量x ,y 负相关; (2)另外注意r 的大小,如果[]0.751r ∈，,那么正相关很强;如果[]10.75r ∈--，,那么负相关很强;如果(]0.750.30r ∈--， 或[)0.300.75r ∈，,那么相关性一般;如果[]0.250.25r ∈-，,那么相关性较弱. 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题,确定两个变量就是否相关,并且求出两个变量间的回归直线. 二、典型例题剖析 (1)对变量y 与x 进行相关性检验; (2)如果y 与x 之间具有线性相关关系,求回归直线方程; (3)如果父亲的身高为73英寸,估计儿子身高. 解:(1)66.8x =,67y =,10 2 1 44794i i x ==∑,10 21 44929.22i i y ==∑,4475.6x y =,2 4462.24x =, 2 4489y =,10 1 44836.4i i i x y ==∑,

线性回归分析的基本步骤

步骤一、建立模型 知识点： 1、总体回归模型、总体回归方程、样本回归模型、样本回归方程 ①总体回归模型：研究总体之中自变量和因变量之间某种非确定依赖关系的计量模型。Y X U β=+ 特点：由于随机误差项U 的存在，使得Y 和X 不在一条直线/平面上。 例1：某镇共有60个家庭，经普查，60个家庭的每周收入（X ）与每周消费（Y ）数据如下： 作出其散点图如下： ②总体回归方程（线）：由于假定0EU =，因此因变量的均值与自变量

总处于一条直线上，这条直线()|E Y X X β=就称为总体回归线（方程）。 总体回归方程的求法：以例1的数据为例 ，求出E (Y |X 由于01|i i i E Y X X ββ=+，因此任意带入两个X i 和其对应的E (Y |X i )值，即可求出01ββ和，并进而得到总体回归方程。 如将()()2227 77100,|77200,|137X E Y X X E Y X ====和代入 ()01|i i i E Y X X ββ=+可得：0100117710017 1372000.6ββββββ=+=?????=+=?? 以上求出01ββ和反映了E (Y |X i )和X i 之间的真实关系，即所求的总体回归方程为：()|170.6i i i E Y X X =+，其图形为： ③样本回归模型：总体通常难以得到，因此只能通过抽样得到样本数据。

如在例1中，通过抽样考察，我们得到了20个家庭的样本数据： 那么描述样本数据中因变量Y 和自变量X 之间非确定依赖关系的模型 ?Y X e β =+就称为样本回归模型。 ④样本回归方程（线）：通过样本数据估计出?β ，得到样本观测值的拟合值与解释变量之间的关系方程??Y X β=称为样本回归方程。如下图所示： ⑤四者之间的关系： ⅰ：总体回归模型建立在总体数据之上，它描述的是因变量Y 和自变量X 之间的真实的非确定型依赖关系；样本回归模型建立在抽样数据基础之上，它描述的是因变量Y 和自变量X 之间的近似于真实的非确定型依赖

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=hat

y-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)=σ2π?1?e?2σ2(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_

统计学课后习题答案第七章 相关分析与回归分析

第七章相关分析与回归分析 一、单项选择题 1.相关分析是研究变量之间的 A.数量关系 B.变动关系 C.因果关系 D.相互关系的密切程度 2.在相关分析中要求相关的两个变量 A.都是随机变量 B.自变量是随机变量 C.都不是随机变量 D.因变量是随机变量 3.下列现象之间的关系哪一个属于相关关系？ A.播种量与粮食收获量之间关系 B.圆半径与圆周长之间关系 C.圆半径与圆面积之间关系 D.单位产品成本与总成本之间关系 4.正相关的特点是 A.两个变量之间的变化方向相反 B.两个变量一增一减 C.两个变量之间的变化方向一致 D.两个变量一减一增 5.相关关系的主要特点是两个变量之间 A.存在着确定的依存关系 B.存在着不完全确定的关系 C.存在着严重的依存关系 D.存在着严格的对应关系 6.当自变量变化时, 因变量也相应地随之等量变化,则两个变量 之间存在着 A.直线相关关系 B.负相关关系 C.曲线相关关系 D.正相关关系 7.当变量X值增加时,变量Y值都随之下降,则变量X和Y之间存 在着 A.正相关关系 B.直线相关关系 C.负相关关系 D.曲线相关关系 8.当变量X值增加时,变量Y值都随之增加,则变量X和Y之间存 在着 A.直线相关关系 B.负相关关系 C.曲线相关关系 D.正相关关系 9.判定现象之间相关关系密切程度的最主要方法是 A.对现象进行定性分析 B.计算相关系数 C.编制相关表 D.绘制相关图 10.相关分析对资料的要求是 A.自变量不是随机的，因变量是随机的 B.两个变量均不是随机的 C.自变量是随机的，因变量不是随机的 D.两个变量均为随机的 11.相关系数 A.既适用于直线相关，又适用于曲线相关 B.只适用于直线相关 C.既不适用于直线相关，又不适用于曲线相关 D.只适用于曲线相关 12.两个变量之间的相关关系称为

线性回归建模过程

模型的建立： 多元线性回归分析的模型为 1012, ~(0,), m m y N x x εβββεσ=++++??? （3-1） 其中：210,,,,σβββm 都是与x x x m ,,,21 无关的未知参数，βββm ,,,10 称为回归系数。 现得到n 个独立观测数据[]a a b im i i ,,,1 ，其中b i 为y 的观测值， a a im i ,,1 分别为x x x m ,,,21 的观测值，m n n i >=,,,1 ，由式（1）得 1012 , ~(0,),1,,. i im i m i y a a N i n εβββεσ=++++??=? （3-2） 记 ,,1111111??????????=???? ??????=n nm m n b b Y a a a a X （3-3） [],,,,,],,[101T m T n ββββεεε == 式（6）表为 ???+=), ,0(~, 2 n E N X Y σεεβ （3-4） 其中：n E 为n 阶单位矩阵。 1. 参数估计 模型（1）中的参数βββm ,,,10 用最小二乘法估计，即应选取估计值j β?，使当m j j j ,,1,0,? ==ββ时，误差平方和 ()2 2 210 11 1 1 ?()n n n i im i i i i m i i i Q b b b a a εβ ββ=====-=----∑∑∑ (3-5) 达到最小。为此，令 0,0,1,2,,,j Q j n β?==? 得

10110 10112()0, 2()0,1,2, ,. n i im i m i n i im i ij m i j Q b a a Q b a j m a a ββββββββ==??=---- -=??????=-----==???∑∑ (3-6) 经整理化为以下正规方程组： 011221111 2 01112121111111 2 011221 1111,, , n n n n i i m im i i i i i n n n n n i i i i m i im i i i i i i i n n n n n im im i im i m im im i i i i i i n a a a b a a a a a a a b a a a a a a a b ββββββββββββ==============? ++++=? ? ?+++=???? ?+++=??∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑ ∑ (3-7) 正规方程组的矩阵形式为 ,T T X X X Y β= (3-8) 当矩阵X 列满秩时, T X 为可逆方阵，式 的解为 ()1 ?T T X X X Y β -= (3-9) 将?β 代回原模型得到y 的估计值，而这组数据的拟合值为 101 ????,1,,.i im i m b i n a a βββ=---= (3-10) 记1????, ,,T Y X b b β??==?? 拟合误差?e Y Y =-称为残差，可作为随机误差ε的估计，残差平方和为 () 2 21 1 ? 12.587n n i i i i i Q e b b ====-=∑∑ 2.统计分析 不加证明地给出以下结果： （1）β∧ 是β的线性无偏最小方差估计。指的是β∧ 是Y 的线性函数；β∧ 的期望等于β，在β的线性无偏估计中，β∧ 的方差最小。 （2）β∧ 服从正态分布

线性回归中的相关系数

线性回归中的相关系数 Prepared on 24 November 2020

线性回归中的相关系数 山东 胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r 来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当i x 不全为零，y i 也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是： ()() n n i i i i x x y y x y nx y r ---==∑∑r 就叫做变量y 与x 的相关系数（简称相关系数）． 说明：（1）对于相关系数r ，首先值得注意的是它的符号，当r 为正数时，表示变量x ，y 正相关；当r 为负数时，表示两个变量x ，y 负相关； （2）另外注意r 的大小，如果[]0.751r ∈，，那么正相关很强；如果[]10.75r ∈--， ，那么负相关很强；如果(]0.750.30r ∈--， 或[)0.300.75r ∈，，那么相关性一般；如果[]0.250.25r ∈-，，那么相关性较弱． 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析 例1 测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下： （1）对变量y 与x 进行相关性检验；

（2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高． 解：（1）66.8x =，67y =，102 144794i i x ==∑，102144929.22i i y ==∑，4475.6x y =，2 4462.24x =， 24489y =，10 144836.4i i i x y ==∑， 所以10i i x y nx y r -=∑ 44836.4104475.6(4479444622.4)(44929.2244890)-?=-- 80.40.9882.04 =≈≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则101 10 2211010i i i i i x y xy b x x ==-=-∑∑44836.4447560.46854479444622.4 -=≈-， 670.468566.835.7042a y bx =-=-?=． 故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+． （3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为英寸． 点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型． 例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表： 其中x 为高一数学成绩，y 为高二数学成绩． （1）y 与x 是否具有相关关系； （2）如果y 与x 是相关关系，求回归直线方程． 解：（1）由已知表格中的数据，利用计算器进行计算得

相关系数与回归分析

第八章相关与回归分析 114、什么叫相关分析？ 研究两个或两个以上变量之间相关程度大小以及用一定涵数来表达现象相互关系的方法。 115、什么叫相关关系？ 相关关系是一种不完全确定的依存关系，即因素标志的每一个数值都可能有若干结果标志的数值与之对应。 116、判定现象之间有无相关关系的方法有哪些？ 判断现象之间有无相关关系，首先要对其作定性分析，否则很可能把虚假相关现象拿来作相关分析。相关表和相关图都是判定现象之间有无相关关系的重要方法。而相关系数主要是用来测定现象之间相关的密切程度的指标，估计标准误差是判定回归方程式代表性大小的指标。所以判断方法有客观现象作定性分析、编制相关表、绘制相关图。 117、什么叫相关系数？ 测定变量之间相关密切程度和相关方向的指标。 118、相关系数有何特点？ 参与相关分析的两个变量是对等的，不分自变量与因变量，因此相关系数只有一个。相关系数有正负号反映相关关系的方向中，正负瓜果正相关，负号反映负相关。计算相关系数的两个变量都是随机变量。 119、某产品产量与单位成本的相关系数是-0.8；（乙）产品单位成本与利润率的相关系数是-0.95；（乙）比（甲）的相关程度高吗？ 相关系数是说明相关程度大小的指标，相关系数的取值范围在±1之间，相关系数越接近±1，说明两变量相关程度越高，越接近于0，说明相关程度越低。因此，（乙）比（甲）的相关程度高。 120、什么叫回归分析？ 对具有相关关系的两个或两个以上变量之间数量变化的一般关系进行测定，确定一个相应的数学表达式，已从一个已知量推算另一个未知量，为估计预测提供一个重要方法。 121、与相关分析相比，回归分析有什么特点？ 两个变量是不对等的，必须区自变量与因变量；因变量是随机的，自变量是可以控制的；对于一个没有因果关系的两个变量，可以求得两个回归方程，一个是Y倚X的回归方程，另一个是X倚Y的回归方程。 122、回归方程中回归系数的涵义是什么？ 回归系数表示：当自变量X每增减一个单位时，因变量Y的平均增减值。 123、当所有的观测值都落在直线y c=a+bx上时，则x与y之间的相关系数为多少？

线性回归方程中的相关系数r教学文案

线性回归方程中的相 关系数r

线性回归方程中的相关系数r r=∑(Xi-X的平均数)(Yi-Y平均数)/根号下[∑(Xi-X平均数)^2*∑(Yi-Y平均数)^2]

R2就是相关系数的平方， R在一元线性方程就直接是因变量自变量的相关系数，多元则是复相关系数 判定系数R^2 也叫拟合优度、可决系数。表达式是: R^2=ESS/TSS=1-RSS/TSS 该统计量越接近于1，模型的拟合优度越高。 问题：在应用过程中发现，如果在模型中增加一个解释变量， R2往往增大 这就给人一个错觉：要使得模型拟合得好，只要增加解释变量即可。 ——但是，现实情况往往是，由增加解释变量个数引起的R2的增大与拟合好坏无关，R2需调整。 这就有了调整的拟合优度: R1^2=1-(RSS/(n-k-1))/(TSS/(n-1)) 在样本容量一定的情况下，增加解释变量必定使得自由度减少，所以调整的思路是:将残差平方和与总离差平方和分别除以各自的自由度，以剔除变量个数对拟合优度的影响: 其中：n-k-1为残差平方和的自由度，n-1为总体平方和的自由度。 总是来说，调整的判定系数比起判定系数，除去了因为变量个数增加对判定结果的影响。 R = R接近于1表明Y与X1， X2 ，…， Xk之间的线性关系程度密切； R接近于0表明Y与X1， X2 ，…， Xk之间的线性关系程度不密切 相关系数就是线性相关度的大小，1为（100%）绝对正相关，0为0%，-1为（100%）绝对负相关 相关系数绝对值越靠近1，线性相关性质越好，根据数据描点画出来的函数-自变量图线越趋近于一条平直线，拟合的直线与描点所得图线也更相近。 如果其绝对值越靠近0，那么就说明线性相关性越差，根据数据点描出的图线和拟合曲线相差越远（当相关系数太小时，本来拟合就已经没有意义，如果强行拟合一条直线，再把数据点在同一坐标纸上画出来，可以发现大部分的点偏离这条直线很远，所以用这个直线来拟合是会出现很大误差的或者说是根本错误的）。 分为一元线性回归和多元线性回归 线性回归方程中,回归系数的含义 一元： Y^=bX+a b表示X每变动（增加或减少）1个单位,Y平均变动（增加或减少）b各单位多元： Y^=b1X1+b2X2+b3X3+a 在其他变量不变的情况下，某变量变动1单位，引起y平均变动

线性回归中的相关系数

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线性回归中的相关系数 山东胡大波 线性回归问题在生活中应用广泛，求解回归直线方程时，应该先判断两个变量是否是线性相关，若相关再求其直线方程，判断两个变量有无相关关系的一种常用的简便方法是绘制散点图；另外一种方法是量化的检验法，即相关系数法．下面为同学们介绍相关系数法． 一、关于相关系数法 统计中常用相关系数r来衡量两个变量之间的线性相关的强弱，当 x不全为零，y i i 也不全为零时，则两个变量的相关系数的计算公式是： r就叫做变量y与x的相关系数（简称相关系数）． 说明：（1）对于相关系数r，首先值得注意的是它的符号，当r为正数时，表示变量x，y正相关；当r为负数时，表示两个变量x，y负相关； （2）另外注意r的大小，如果[] r∈，，那么正相关很强；如果[] 0.751 r∈-- ，，那 10.75 么负相关很强；如果(] ，或[) r∈，，那么相关性一般；如果 0.300.75 r∈-- 0.750.30 [] r∈-，，那么相关性较弱． 0.250.25 下面我们就用相关系数法来分析身边的问题，确定两个变量是否相关，并且求出两个变量间的回归直线． 二、典型例题剖析 例1测得某国10对父子身高（单位：英寸）如下：

（1）对变量y 与x 进行相关性检验； （2）如果y 与x 之间具有线性相关关系，求回归直线方程； （3）如果父亲的身高为73英寸，估计儿子身高． 解：（1）66.8x =，67y =，10 21 44794i i x ==∑，10 21 44929.22i i y ==∑，4475.6x y =， 2 4462.24x =， 2 4489y =，10 1 44836.4i i i x y ==∑， 所以10 i i x y nx y r -= ∑ 80.4 0.9882.04 ≈ ≈， 所以y 与x 之间具有线性相关关系． （2）设回归直线方程为y a bx =+，则10 1102 21 1010i i i i i x y xy b x x ==-= -∑∑44836.444756 0.46854479444622.4 -= ≈-， 670.468566.835.7042a y bx =-=-?=． 故所求的回归直线方程为0.468535.7042y x =+． （3）当73x =英寸时，0.46857335.704269.9047y =?+=， 所以当父亲身高为73英寸时，估计儿子的身高约为英寸． 点评：回归直线是对两个变量线性相关关系的定量描述，利用回归直线，可以对一些实际问题进行分析、预测，由一个变量的变化可以推测出另一个变量的变化．这是此类问题常见题型． 例2 10名同学在高一和高二的数学成绩如下表：