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  • R语言系列—回归分析

             一元线形回归模型:有变量x,y。假设有关系y=c+bx+e,其中c+bx 是y随x变化的部分,e是随机误差。

             可以很容易的用函数lm()求出回归参数b,c并作相应的假设检验,如:

    x<-c(0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15,0.16, 0.17, 0.18, 0.20, 0.21, 0.23)

    y<-c(42.0, 43.5, 45.0, 45.5, 45.0, 47.5,49.0, 53.0, 50.0, 55.0, 55.0, 60.0)

    lm.sol<-lm(y ~ 1+x)

    summary(lm.sol)

    仅列出部分返回结果:

    Residuals:

      Min       1Q   Median    3Q     Max

    -2.0431  -0.7056  0.1694  0.6633  2.2653

    Coefficients:

                Estimate Std. Error      t value   Pr(>|t|)   

    (Intercept)   28.493      1.580   18.04    5.88e-09 ***

    x            130.835      9.683   13.51 9.50e-08 ***

    在我们的输入中,关键是lm.sol<-lm(y ~ 1+x)的调用,这里可以看到,lm使用了参数y~1+x,即表示我们使用的是模型y=c+bx+e (1表示常数项)

    然后我们使用summary查看了lm返回的结果。在Residuals:中,我们可以看到的是一些关于残差的信息:最小最大值,4分位数等。Coefficients:中则是最为关键的对c和b的相关估计。其中Estimate是与b,c值的估计,Std. Error 则是回归参数b和c的标准差:sd(b), sd(c)。剩下的两个参数则是对回归参数的假设检验: t value是对b,c进行假设检验的t值,以及P-值(用来与显著性水平比较决定是否接受该阿假设检验)Pr(>|t|)。最后我们还可以看到3个* 号,这表明x和y有非常显著的线性关系(*可以有0—3个,越多则线性关系越显著)。

    多元线形回归的计算也是这样,我们只要在加入一行数据x2,然后把lm的参数改为y ~ 1+x+x2,就可以得到模型y=d+cx2+bx+e的计算结果。其中返回值的意义和上面基本一致。

    至此,我们就可以用R建立起一个简单的线形模型,接下来,我们就要用这个模型去对新的x进行预测,预测y的值与置信区间。

    接着上面的程序,我们先建立要预测的数据集:

    point<-data.frame(x=0.24)

    然后用函数predict进行预测

    predict(lm.sol,point,interval="prediction",level=0.95)

    返回结果

           fit      lwr      upr

    1 59.89318 56.36215 63.42421

    分别表示了y的预测值和上下界。

    在函数predict中,参数lm.sol是之前建立的线形模型,point是要预测的点,参数interval="prediction"表示要求给出预测的区间(上下界),level则是该区间的预测水平。

    下面给出一个多元线形回归的完整程序:(不显示结果)

    y<-c(162,120,223,131,67,167,81,192,116,55,252,232,144,103,212)

    x1<-c(274,180,375,205,86,265,98,330,195,53,430,372,236,157,370)

    x2<-c(2450,3250,3802,2838,2347,3782,3008,2450,2137,2560,4020,4427,2660,2088,2605)

    lm.sol<-lm(y~1+x1+x2)

    ex<-data.frame(x1=200,x2=3000)

    predict(lm.sol,ex,interval="prediction",level=0.95)

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