多元线性回归----MATLAB实现

本文深入探讨了多元线性回归的原理与应用,通过实际案例展示了如何使用梯度下降法进行参数优化,达到74%的拟合率,并讨论了数据集划分策略对模型效果的影响。

什么是多元线性回归方程

多元线性回归是在线性回归基础上具有两个及两个以上自变量的多元线性回归(multivariable linear regression)。如果我们预测房子价格时,则其自变量面积,厚层高度,层数等便为x1,x2,x3…等,我本次采用的数据似乎是一种生物的数据,具体出处忘了,若是原博主看见可以提醒我添加引用。
数据集的链接:https://pan.baidu.com/s/1Z_1jiGmwSumow0_PupiBXg
提取码:q2ag
前8项为自变量,最后一项为数据结果。
故结果的函数为
在这里插入图片描述
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将x转变为
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公式推导

已知
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做过线性回归都知道,这时需要构造一个代价函数cost J
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令J最小有两种方法标准方程以及梯度下降
标准方程
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这个标准法我也只是了解了一下,似乎对于数据太多时存在缺陷,接下来了解一下梯度下降法
梯度下降就没那么多计算:
在这里插入图片描述
通过递归不断改变系数。

代码展示

%拟合率达到74%
function main()
sum = xlsread('data.xlsx');%读取数据
n = size(sum,2);
z = rand(1,n);%系数
disp(z);

sum1 = sum(1
### 多元线性回归分析在MATLAB中的实现 #### 1. 数据准备 在进行多元线性回归之前,需要准备好数据。假设你有多个自变量 $ x_1, x_2, \dots, x_n $ 和一个因变量 $ y $。将这些数据组织成矩阵形式,其中每一列代表一个自变量,每一行代表一个观测值。 ```matlab % 示例数据 X = [ones(size(x1)), x1, x2, x3]; % 添加常数项(截距) y = y_data; % 因变量 ``` #### 2. 模型构建 使用 `regress` 函数来进行多元线性回归分析。该函数返回回归系数及其置信区间,并提供模型的统计检验结果。 ```matlab [b, bint, r, rint, stats] = regress(y, X); ``` - `b` 是回归系数向量。 - `bint` 是回归系数的置信区间。 - `r` 是残差向量。 - `rint` 是残差的置信区间。 - `stats` 包含 R²、F 统计量和 p 值等统计信息。 #### 3. 模型诊断 检查模型的多重共线性问题是非常重要的。可以通过计算方差膨胀因子(VIF)来评估变量间的相关性。 ```matlab vif = diag(inv(X'*X) * (X'*X)); ``` 如果某些变量的 VIF 值大于 10,则可能存在严重的多重共线性问题,建议移除或合并这些变量[^1]。 #### 4. 模型验证与预测 通过绘制残差图来验证模型的拟合效果。此外,可以使用交叉验证来评估模型的预测性能。 ```matlab % 残差图 plot(r, 'o'); title('Residuals Plot'); xlabel('Observation Index'); ylabel('Residual Value'); % 预测新数据 y_pred = X * b; ``` #### 5. 结果解释 根据回归系数 `b`,可以解释每个自变量对因变量的影响。例如,在引用[2]中提到的模型: $$ \text{总能耗} = 33374 + (-53041) \times \text{体型系数} + 32 \times \text{面积} - 101 \times \text{人口密度} + 431 \times \text{内扰电耗} $$ 这个公式表明了各个自变量对总能耗的具体影响程度。 --- ###
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