数值数据预测:回归方法
在数据分析和预测领域,回归方法是一种强大的工具,可用于预测数值数据。许多专业的回归方法都属于广义线性模型(GLM)的范畴。通过使用链接函数,线性模型可以推广到其他模式,从而使回归能够应用于几乎任何类型的数据。下面将详细介绍简单线性回归、普通最小二乘法估计、相关性分析以及多元线性回归等内容。
1. 简单线性回归
1986年1月28日,美国挑战者号航天飞机在发射时,因火箭助推器故障导致灾难性解体,七名机组人员不幸遇难。事后,专家们将焦点集中在发射温度上,因为负责密封火箭接头的橡胶O型环从未在低于40°F(4°C)的温度下进行过测试,而发射当天的天气异常寒冷,低于冰点。
为了构建回归模型,科学家们可能使用了此前23次成功航天飞机发射的发射温度和部件故障数据。部件故障分为两种类型:侵蚀和窜漏。侵蚀是指过热烧毁O型环,窜漏是指热气通过密封不良的O型环泄漏。每次飞行最多可能出现六次故障,尽管火箭可以承受一次或多次故障事件,但每次额外的故障都会增加灾难性失败的概率。
通过观察此前23次发射的主O型环故障与发射温度的散点图,可以发现明显的趋势:发射温度较高时,O型环故障事件往往较少。例如,最冷的一次发射(53°F)出现了两次故障,而这一水平仅在另一次发射中出现过。挑战者号计划在比此温度低20多度的情况下发射,这显然令人担忧。为了量化这种担忧程度,我们可以使用简单线性回归。
简单线性回归模型使用以下形式的方程来定义因变量和单个自变量之间的关系:
虽然方程中使用了希腊字符,但可以用之前描述的斜截式来理解。截距α(alpha)表示直线与y轴的交点,斜率β(beta)表示x增加时y的变化。对于航天飞机发射数据,斜率表示发
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