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文檔簡介
直線相關與回歸2024/12/24直線相關與回歸兩變量關聯性分析
2024/12/24直線相關與回歸一、線性相關(LinearCorrelation
)(一)概念及其統計描述1、散點圖(scatterplot)為了確定相關變量之間的關系,首先收集一些數據,這些數據應該是成對的。例如,每人的身高和體重。然后在直角坐標系上描述這些點,這一組點集稱為散點圖。兩變量關聯性分析
2024/12/24直線相關與回歸為了研究父親與成年兒子身高之間的關系,卡爾.皮爾遜測量了1078對父子的身高。把1078對數字表示在坐標上,如圖。用水平軸X上的數代表父親身高,垂直軸Y上的數代表兒子的身高,1078個點所形成的圖形是一個散點圖。它的形狀象一塊橄欖狀的云,中間的點密集,邊沿的點稀少,其主要部分是一個橢圓。
2024/12/24直線相關與回歸相關的類型
★正相關★負相關★完全正相關★完全負相關★零相關
2024/12/24直線相關與回歸2、相關系數(correlationcoefficient
)1)定義:說明兩變量之間關聯的密切程度(絕對值大?。┡c關聯的性質(正負號),又稱Pearson積差相關系數。2)符號:總體相關系數——
樣本相關系數——r2024/12/24直線相關與回歸3)計算公式-1≤r≤1?r?≈0——線性相關性差;?r?≈1——線性相關性好。2024/12/24直線相關與回歸4)計算過程:例:一個產科醫(yī)師發(fā)現孕婦尿中雌三醇含量與產兒的體重有關。于是設想,通過測量待產婦尿中雌三醇含量,可以預測產兒體重,以便對低出生體重進行預防。因此收集了31例待產婦24小時的尿,測量其中的雌三醇含量,同時記錄產兒的體重,見下表。問尿中雌三醇含量與產兒體重之間相關系數是多少?是正相關還是負相關?2024/12/24直線相關與回歸編號
(1)尿雌三醇mg/24h(2)產兒體重kg(3)編號
(1)尿雌三醇mg/24h(2)產兒體重kg(3)172.517173.2292.518253.2392.519273.44122.720153.45142.721153.46162.722153.57162.423163.58143.024193.49163.025183.510163.126173.611173.027183.712193.128203.813213.029224.014242.830253.915153.231244.316163.2
2024/12/24直線相關與回歸X(尿雌三醇)Y(產兒體重)X?YX2Y279912…
…2.52.52.52.7…
…XY(X?Y)
X2
Y2XY計算表:2024/12/24直線相關與回歸
∑X=534,∑Y=99.2,
∑X2=9876,∑Y2=324.8,∑XY=1750
從計算結果可以知道,31例待產婦尿中雌三醇含量與產兒體重之間程正相關,相關系數是0.61。2024/12/24直線相關與回歸(二)相關系數的統計推斷1、原因:
=0抽樣誤差的存在
r≠02、前提條件:兩個變量均服從(或近似服從)正態(tài)分布的定量資料。2024/12/24直線相關與回歸3、假設檢驗:
①直接查表②
t檢驗H0=0(兩者之間無線性相關)H1
≠0(兩者之間有線性相關)檢驗統計量rt
=n-2
2024/12/24直線相關與回歸(三)應用線性相關應注意的問題1、r≈0不意味兩變量間一定無相關性,只能說無直線相關,可能有曲線性;2、兩變量應均為隨機樣本才可作相關分析;3、注意異常值;4、相關未必有內在聯系;5、分層資料盲目合并易出假象。2024/12/24直線相關與回歸二、秩相關(RankCorrelation
)(一)概念及統計描述1、應用條件:當兩變量不服從正態(tài)分布,或總體分布未知時,利用兩變量的秩次大小做線性相關分析,屬非參數統計方法。2024/12/24直線相關與回歸2、性質:秩相關又叫等級相關,其中最常用的是Spearman秩相關。3、Spearman秩相關系數、等級相關系數(rs):說明兩個非正態(tài)分布或分布類型未知的變量間相關的密集程度和相關方向。2024/12/24直線相關與回歸4、rs計算過程:1)將x、y分別從小到大排秩,x秩次為p,y秩次為q,觀察值相同的取平均秩次;2)以p、q分別替換x、y計算相關系數rs,rs=lpq/lpp?lqq2024/12/24直線相關與回歸xpp2yqq2p?qpp2q
q2(p?q)計算表2024/12/24直線相關與回歸(二)假設檢驗H0:s=0,兩者之間無線性相關H1:s≠0,兩者之間有線性相關
=0.05①當n≤50,直接以rs查rs臨界值表,若rs
>rs,
,則P<
;②n>50,做t檢驗,計算t值,查t界值表,得P值,做出推論。2024/12/24直線相關與回歸三、分類變量的關聯性分析(一)交叉分類2X2表的關聯性分析例:一份隨機樣本(82例患兒)同時按兩個屬性(是否腹瀉、喂養(yǎng)方式)分類,結果見下表喂養(yǎng)方式腹瀉有無人工30(a)10(b)母乳17(c)25(d)2024/12/24直線相關與回歸1、目的:檢驗兩個屬性之間有無關聯。2、基本步驟:H0:兩屬性之間互相獨立(無關聯)H1:兩屬性之間有關聯
=0.05χ
2=(ad-bc)2
?n(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)=1
確定P值,做出推論。2024/12/24直線相關與回歸3、Pearson列聯系數1)定義:說明兩個分類變量關聯的程度大小,用r表示。2)計算公式:r=χ
2/(χ
2+n
)0<r<13)假設檢驗:可做
=0的t檢驗,t值的計算公式與前相同;與χ
2檢驗等價(即目的相同)。2024/12/24直線相關與回歸4、比較:從以下幾個方面與一般四格表χ
2檢驗相比較:1)設計類型不同;2)目的不同;3)χ
2計算公式相同;4)結果解釋不同。2024/12/24直線相關與回歸(二)2X2配對資料的關聯性分析1、資料形式:一組觀察對象,分別用兩種處理方法進行觀察,觀察結果皆為相同的兩個分類,形成雙向交叉排列的資料形式。甲乙+–+ab–cd2024/12/24直線相關與回歸2、目的:檢驗兩個處理方法的結果之間有無關聯。3、步驟:H0:兩個處理方法的結果之間互相獨立(無關聯)H1:兩個處理方法的結果之間有關聯
=0.05χ
2=(ad-bc)2
?n(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)=1
確定P值,做出推論。也可計算列聯系數,公式同前。2024/12/24直線相關與回歸4、比較與2X2配對資料的χ
2檢驗相比較:1)設計類型相同;2)目的不同;3)χ
2計算公式不同;4)結果解釋不同。2024/12/24直線相關與回歸(三)RXC表分類資料的關聯性分析1、資料形式:一組觀察對象按兩種屬性分類,一個屬性分成R類,另一個屬性分成C類,形成交叉排列的結果。如下表。ⅠⅡ1234甲乙丙2024/12/24直線相關與回歸2、目的:檢驗兩屬性之間有無關聯。3、步驟:H0:Ⅰ與Ⅱ無關,H1:Ⅰ與Ⅱ有關,=0.05χ
2
=n?[
(A2/nR?nC)
–1]=(R-1)x(C-1)
χ
2與χ
20.05,
比較,得P值,做出推論。同時也可以計算列聯系數(略)。2024/12/24直線相關與回歸4、比較與完全隨機設計的多組樣本χ2檢驗比較:1)設計類型不同;2)目的不同;3)χ2計算公式相同。2024/12/24直線相關與回歸直線回歸2024/12/24直線相關與回歸一個自變量X(independentvariable)一個應變量Y(dependentvariable)分析X與Y之間的數量依存變化關系,用函數關系式表達。直線回歸2024/12/24直線相關與回歸一、概念及統計描述1、概念:以自變量X為橫軸,以應變量Y為縱軸,做散點圖。2024/12/24直線相關與回歸兩個變量之間有直線相關關系,并且一個變量的變化會引起另一個變量的變化,這時,如果它們之間存在嚴格的函數關系,那么它們的變化可用函數方程來表示。但在實際生活當中,由于其它因素的干擾,許多雙變量之間的關系并不是嚴格的函數關系,不能用函數方程反映,為了區(qū)別于兩變量間的函數方程,我們稱這種關系式為直線回歸方程,這種關系為直線回歸。2024/12/24直線相關與回歸2、統計描述1)直線回歸方程:
?=a+b?xa:截距,即X=0時的y值;
b:樣本的回歸系數。2024/12/24直線相關與回歸b的統計學意義為:X變化1個單位,Y平均改變b個單位。b=0——說明X與Y之間無直線關系;b>0——說明Y隨著X的增加而增大;b<0——說明Y隨著X的增加而減小。2024/12/24直線相關與回歸2)回歸線:以回歸方程作圖,把X的兩個值代入方程,x1→
?1,x2→
?2,兩點決定一條直線。直線通過兩個特殊點:(0,a)、(
X,Y)2024/12/24直線相關與回歸二、回歸模型的前提假設(LINE)1、線性(linear):x與y之間呈線性關系;2、獨立(independent):各觀察值之間互相獨立;3、正態(tài)性(normal):x、y均服從正態(tài)分布;4、方差齊性(equal):不論x取任何值,y都具有相同的方差。2024/12/24直線相關與回歸2024/12/24直線相關與回歸三、回歸參數的估計1、最小二乘法原則:每個散點到回歸線上的縱向距離平方和最小。2、估計方法(計算過程)——計算a、b。2024/12/24直線相關與回歸四、y的總變異的分解:YXyxyy=y+(y-?
)+(?-y)?=a+b*x2024/12/24直線相關與回歸y=y+(y-?
)+(?-y)y-y=(y-?
)+(?-y)Σ(y-y)2=Σ(y-?
)2+Σ(?-y)2SS總=SS剩余
+SS回歸
ν總=ν剩
+ν回ν總=n-1,ν回=1,ν剩
=n-22024/12/24直線相關與回歸SS回反映的是,在Y的總變異中可以由自變量X來解釋的部分;SS剩反映的是隨機誤差的部分。(y-?
)稱為殘差。2024/12/24直線相關與回歸五、總體回歸系數β的統計推斷1、Sb:描述一組樣本回歸系數b的離散程度,稱為回歸系數的標準誤。2024/12/24直線相關與回歸2、Sy.x
Sy.x=SS剩/(n-2)
SS剩=
(y
-
?)2Sy.x為剩余標準差;ss剩為剩余平方和,反映散點圍繞回歸直線的分散程度。2024/12/24直線相關與回歸3、β的假設檢驗1)原因:
β=0
抽樣誤差的存在
b≠02024/12/24直線相關與回歸2)t檢驗:H0:β=0,兩者之間無直線關系H1:β
≠0,兩者之間有直線關系=0.05t
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