線性回歸以及最小二乘法的應用

2021-10-01 04:41:14 字數 1975 閱讀 2198

目錄

1. 最小二乘法

1.1 定義

1.2 解法

2. 一元線性回歸

3. 多元線性回歸

最小二乘法(又稱最小平方法)是一種數學優化技

術。它通

過最小化

誤差的平方和

尋找資料的最佳函式匹配。利用最小二乘法可以

簡便地求得未知的資料,並使得

這些求得的資料與

實際資料之

間誤差的平方和

為最小。

有效的最小二乘法是勒讓德在

1805 年發

表的,基本思想就是

認為測量中有

誤差,所以所有方程的累積誤差

用函式表示為:

觀察值與實際真實值的差量平方和達到最小以尋求估計值的方法,就叫做最小二乘法,用最小二乘法得到的估計,叫做最小二乘估計。當然,取平方和作為目標函式只是眾多可取的方法之一。

為了求出這個二次函式的最小值,對其進行求導,導數為0的時候取得最小值

由此推導

勒讓德在**中

對最小二乘法的

優良性做了幾點說明:

由於算術平均是乙個歷經考

驗的方法,而以上的推理

說明,算

術平均是最小二乘的乙個特例,所以從另乙個角度

說明了最小二乘方法的

優良性,使我

們對最小二乘法更加有信心。

回歸分析中,如果只包括乙個自

變數和乙個因

變數,且二者的關係可用一條直

線近似表示,這種回

歸分析稱為一元

線性回歸分析。

對於一元線性回歸模型, 假

設從總體中

獲取了n組觀察值 

個點,在簡單線回歸問題中,模型就是我們的直線方程:y = ax + b。

選擇最佳擬合曲線的標準可以確定為:使總的擬合誤差(即總殘差)達到最小。有以下三個標準可以選擇:

最常用的是普通最小二乘法(

ordinary  least square

,ols

):所選擇的回歸

模型應該

使所有觀察值

的殘差平方和達到最小,即採用平方

損失函式。

對a,b求偏導

對a,b求偏導:

如果回歸

分析中包括兩個或兩個以上的自

變數,且因

變數和自變數之

間是線性關係,則稱

為多元線性回

歸分析。

對於二維空間線性是一條直線;對於三維空間線性是乙個平面,對於多維空間線性是乙個超平面

。方程模型為

y = xb∙θ

求解思路也與簡單線性回歸非常一致,目標同樣是:已知訓練資料樣本x,y,找到 θ=θ

推導出可以得到多元線性回歸的正規方程解:

下一節將介紹用梯度下降法來解該方程。

線性回歸,最小二乘法

回歸的定義 對於乙個點集,使用乙個函式去擬合該點集,使點集與擬合函式間的誤差最小,如果這個函式曲線是一條直線,則是線性回歸,如果曲線是二次曲線,則是二次回歸。廣義線性回歸 廣義線性模型是線性模型的擴充套件,其特點是不強行改變資料的自然度量,資料可以具有非線性和非恆定方差結構 59 主要是通過聯結函式...

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