一元线性回归的最小二乘法详解及代码。

个人记录,大部分摘自概率论与数理统计

一元线性回归模型

设y与x间有相关关系,称x为自变量,y为因变量,我们只考虑在x是可控变量,只有y是随机变量,那么他们之间的相关关系可以表示为

y=f(x)+ε

其中ε是随机误差,一般假设ε~N(0,σ2)。由于ε是随机变量,导致y也是随机变量。

进行回归分析首先是回归函数形式的选择。通常采用画散点图来进行选择。

有一份合金钢强度y与碳含量x的数据表

数据散点图如下

可以看出,数据点基本在一条直线上,说明两个数据有线性相关关系,可以表示为

y=β01x+ε

这是y关于x的一元线性回归的数据结构,其中β0,β1

分别是截距和斜率。 ε~N(0,σ2)

则回归方程为

回归系数的最小二乘法估计。

我们首先令偏差平方和

Q(β0,β1)=∑ni=1(yi01xi)2

最小二乘法就是尽量使Q(β0,β1)=∑ni=1(yi01xi)2=0,分别对β0,β1求偏导

整理后可知方程组 1

 如无特殊声明Σ均表示Σni=1,则有

解方程组1 可知

 

 python代码

 1 import numpy as np
 2 #导入回归数据
 3 x=np.array([0.1,0.11,0.12,0.13,0.14,0.15,0.16,0.17,0.18,0.2,0.21,0.23])
 4 y=np.array([42,43,45,45,45,47.5,49,53,50,55,55,60])
 5 #x求和
 6 sx=sum(x)
 7 # y求和
 8 sy=sum(y)
 9 #参数个数
10 n=len(x)
11 #x的平均值
12 mx=np.mean(x)
13 #y的平均值
14 my=np.mean(y)
15 #∑(xi)^2,所有xi的平方和
16 sx2=sum(x*x) 
17 #∑(yi)^2所有yi的平方和
18 sy2=sum(y*y) 
19 #∑xiyi 所有xiyi的和
20 sxy=sum(x*y)
21 #lxx
22 lxx=sx2-1/n*pow(sx,2)
23 #lxy
24 lxy=sxy-1/n*sx*sy
25 #lyy
26 lyy=sy2-1/n*pow(sy,2)
27 #β1
28 β1=lxy/lxx
29 #β0
30 β0=my-mx*β1
31 
32 #结果  y=28.08+132.90

到此结束

原文地址:https://www.cnblogs.com/niuchen/p/6434092.html