Проще воспользоваться линейной. Однако в демонстрационных целях проведем полную процедуру тестирования.
Табличное значение
ì |
2,5 7 |
д л αя= 0 , |
tт а=бí |
2 , 0 |
1д5л αя= 0 ,. |
î |
Поскольку табличное значение больше эмпирического
(фактического), постольку замена линейной функции на степенную
нецелесообразна. Можно было не проводить тестирование, а просто
сравнить индекс детерминации и линейный коэффициент
детерминации: 0,92-0,931=-0,011. Поскольку полученное значение
меньше 0,1, постольку замена линейной функции на степенную
нецелесообразна.
Полезная информация. В программе Excel имеется набор аппроксимирующих функций, которые быстро дают подходящие аппроксимирующие эмпирические данные функции и их коэффициенты детерминации. Для этого необходимо:
1) заполнить столбцы с данными Х и Y (при этом зависимая переменная должна находиться справа от независимой. В противном случае получим зависимость икс от игрек);
2)выбираем «Вставка», «Диаграммы», «Точечная», какуюлибо из точечных диаграмм и щелкаем на ней ЛКМ (левой клавишей мыши);
3)на появившемся графике видны эмпирические точки, встаем на любую и щелкаем ПКМ (правой клавишей мыши). Появляется окно, в котором нужно выбрать команду «Добавить линию тренда»;
4)в появившемся окне «Параметры линии тренда» предлагается набор функций: 1) экспоненциальная; 2) линейная; 3) логарифмическая; 4) полиноминальная (можно задать полином желаемой степени); 5) степенная; 6) линейная фильтрация;
5)отмечаем курсором подходящую функцию;
6)внизу листа отмечаем флажком «показывать уравнение на диаграмме» и «поместить на диаграмму величину достоверности аппроксимации»;
7)нажимаем клавишу Enter и получаем ответ – на диаграмме по эмпирическим точкам проходит соответствующая кривая, приводится её уравнение и коэффициент аппроксимации.
В «Мастере функций (f(x))» в Excel можно встать на свободную ячейку или сразу выделить область из 10 ячеек, выбрать
категорию «Статистические» и функцию: 1) ЛИНЕЙН; 2) ЛГРФПРИБЛ (функция вида: у=b∙mx). Далее встать на нужную функцию и щелкнуть ЛКМ. Появится окно c четырьмя полями. Чтобы заполнить первое поле (известные значения y), удерживая нажатой ЛКМ, выделяем курсором значения y, и в поле отражается соответствующий диапазон. Точно также заполняем второе поле «известные значения х». В следующем поле «Конст» ставим единицу, и в четвертом поле «Статистика» также ставим единицу. В первой левой ячейке появляется значение параметра b. Далее нужно нажать клавишу F2, а следом комбинацию клавиш: Ctrl+Shift+Enter. На экране появится таблица, содержащая следующие сведения:
Параметр b |
|
|
Параметр а |
|
|
|
|
|
|
Среднеквадратическое |
|
Среднеквадратическое |
|
отклонение (СКО) параметра b |
отклонение параметра a |
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
CКО переменной y |
|
|
|
|
|
Фактическое |
значение |
F- |
Число степеней свободы для |
статистики |
Фишера (которое |
остаточной |
суммы |
квадратов |
потом нужно будет сравнивать с |
отклонений |
|
|
табличным) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объясненная |
(факторная |
или |
Остаточная |
сумма |
квадратов |
|
|
|
|
|
198 |
регрессионная) сумма квадратов отклонений
отклонений
Покажем это на примере. Дано: таблица, содержащая значения переменных.
Y
X 746
53 852
67 710
48 811
61 914
72 1043
81 517 43
1) Решаем и получаем ответ для линейного преобразования:
11,7834
2 83,57788
1,42907
3 88,61731
0,93149
6 47,6854
67,9883
35
154598,
511369,49
2)Решаем и получаем ответ для преобразования вида: у=b∙mx:
1,01545 |
|
3 |
308,603 |
|
|
0,00257 |
|
5 |
0,159666 |
|
|
0,87644 |
|
8 |
0,085917 |
|
|
35,4686 |
|
9 |
5 |
|
|
0,26182 |
|
1 |
0,036909 |
|
|
Равносторонняя гипербола.
Дано: сведения о патрулировании улиц города нарядами ППС
(патрульно-постовой |
|
службы |
милиции) |
и |
числом |
зарегистрированных уличных преступлений. |
|
y × z |
х |
Z=1/х |
|
y |
Z2 |
|
234 |
0,004274 |
|
3456 |
1,82628E-05 |
14,76923 |
312 |
0,003205 |
|
3341 |
1,02728E-05 |
10,70833 |
456 |
0,002193 |
|
3207 |
4,80917E-06 |
7,032895 |
569 |
0,001757 |
|
3024 |
3,0887E-06 |
5,314587 |
677 |
0,001477 |
|
2985 |
2,18184E-06 |
4,409158 |
789 |
0,001267 |
|
2456 |
1,60637E-06 |
3,112801 |
890 |
0,001124 |
|
2367 |
1,26247E-06 |
2,659551 |
1200 |
0,000833 |
|
2068 |
6,94444E-07 |
1,723333 |
1500 |
0,000667 |
|
1997 |
4,44444E-07 |
1,331333 |
1550 |
0,000645 |
|
1990 |
4,16233E-07 |
1,283871 |
1690 |
0,000592 |
|
1910 |
3,50128E-07 |
1,130178 |
1800 |
0,000556 |
|
1893 |
3,08642E-07 |
1,051667 |
Сумма |
0,01859 |
|
|
30694 |
4,36981Е-05 |
54,52694 |
Среднее |
0,001549 |
|
|
2557,8 |
3,64151Е-06 |
4,54391 |
Продолжение таблицы |
|
|
|
|
|
|
yi |
( y − y) |
2 |
|
yi yi |
2 |
Ai |
|
|
( y y ) |
|
|
i |
|
|
− |
i− i |
|
|
3833 |
806704 |
-377 |
142129 |
10,9 |
3333 |
613350,5 |
8 |
64 |
|
0,24 |
2859 |
421417,8 |
348 |
121104 |
10,85 |
2655 |
217311,7 |
369 |
136161 |
12,2 |
2524 |
182471,6 |
461 |
212521 |
15,4 |
2426 |
10369,96 |
30 |
900 |
1,2 |
2358 |
36417,23 |
9 |
81 |
0,38 |
2222 |
239936,4 |
-154 |
23716 |
7,4 |
2144 |
314533,7 |
-147 |
21609 |
7,36 |
2134 |
322434,3 |
-144 |
20736 |
7,24 |
2109 |
419687,6 |
-199 |
39601 |
10,4 |
2092 |
442002,9 |
-199 |
39601 |
10,5 |
Сумма |
4026638 |
5 |
758223 |
|
30689 |
|
|
D |
|
|
758223/10= |
|
Среднее |
|
|
75822,3 |
7,8% |
|
|
|
Для того, чтобы заполнить столбец с оценками игрек, необходимо решить систему нормальных уравнений:
ì |
|
|
N |
N |
|
ï N × a + b |
× å z |
= å y |
|
ï |
|
|
i=1 |
i=1 |
|
í |
N |
|
N |
N |
|
ïï |
a× å z + |
b× å |
z2 = å y× |
z |
î |
i= 1 |
|
i=1 |
i=1 |
|
ì |
1 2× а+ |
b× 0,0 1 8 =5390 6 9 4 |
í |
a× 0,0 |
1 |
8+5b9× 0,0 0 0 |
0 4 3= 65 94,58216 |
î |
Составим матрицы:
A= |
é |
1 |
2 |
0 |
, 0 |
ù |
1 |
В= |
é |
3 |
0 |
ù |
ê |
0 |
, 00 1, 088 |
ú |
0 |
ê |
5 |
4 |
ú |
|
ë |
û |
|
ë |
û |
Находим матрицу Х с параметрами уравнения:
Х= |
é |
1 |
,48 |
ù. |
|
ê |
4 |
6 |
ú |
|
ë |
û |
Получилось оценочное линейное уравнение регрессии:
|
|
|
|
|
|
+ 468271 × 1 . Найдем первое оценочное значение, подставив в |
Y =1832 ,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
уравнение значение переменной х1: |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 |
× å |
|
|
yi |
- yi |
×100% = 7,8% |
|
|
A |
|
|
|
N |
|
y |
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найдем индекс корреляции Rxy : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rxy |
|
1 |
|
Dост |
1 |
|
å( уi − yi ) |
|
|
|
|
|
= |
− |
Dy = |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å( yi − y)2 |
|
|
|
|
Rxy |
= 1− |
758223 |
|
|
= −0,9 . Проверим индекс корреляции на |
|
|
|
|
4026638 |
|
|
статистическую значимость с помощью t-критерия Стьюдента: 1) сначала найдем индекс детерминации – возведем в квадрат индекс корреляции: R2=0,81.
|
2) Находим ошибку индекса |
корреляции по |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
1− R2 |
. В нашем случае: mR = |
|
. Отсюда |
получим: |
mR = |
1 -0,81 |
|
N −2 |
|
12 -2 |
|
|
mR =0,138 .
3) Определяем фактическое значение t-критерия Стьюдента по
|
формуле: |
|
|
tR = |
|
|
|
|
R |
× |
|
|
или t R= |
R |
. |
|
|
|
|
|
|
|
N - 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
- R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mR |
|
tR = |
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
12 - 2 = 6,5 |
или с использованием ошибки индекса |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
- 0,81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
корреляции:t R = |
|
R |
0,9 |
= 6,5 . |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
mR |
0,138 |
|
|
3) сравниваем фактическое значение t-критерия Стьюдента с табличным при числе степеней свободы в остаточной дисперсии (в данном случае парной регрессии N-2=12-2=10):
ì |
2,5 7 д л αя= 0 , 0 |
tт а=бí |
4 , 5 8д3л αя= 0 , 0 |
î |
Как видно эмпирическое значение t-критерия составило 6,5, что выше критического даже при 1% ошибке.
Проверим целесообразно ли заменять линейную регрессионную модель моделью гиперболической.
Результаты регрессионно-корреляционного анализа для линейной зависимости.
-1,04228 |
3571,188 |
0,09860 |
|
5 |
109,3041 |
0,91785 |
|
1 |
181,8752 |
111,729 |
10 |
4 

3695852 330786,1
Ответить на данный вопрос помогает индекс детерминации, который сравнивается с коэффициентом детерминации. Вычисляется оценка существенности различия с помощью t-
критерия |
|
Стьюдента: |
tR2 −r 2 |
= |
Rxy |
2 −rxy |
2 |
, где |
ошибка |
разности: |
|
mR2 −r 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mR 2 −r 2 = 2 × |
(R2 |
- r2 ) - (R2 - r2 )2 × (2 × (R2 + r2 )) |
. |
|
Для |
нашего |
примера |
|
N |
|
|
|
|
|
|
коэффициент детерминации, полученный из линейного коэффициента корреляции Пирсона составит r2=0,918 (r=-0,96).
Отсюда: tR 2 −r 2 |
= |
0,81 −0,918 |
= −0,56 . |
0,193 |
|
|
|
|
(0,8 1- 0,9 1)8- |
(0,8 1- 0,9 1)82 × |
|
|
|
m 2 |
|
2 = 2× |
|
(2- (0,8 1+ 0,9 |
128) |
|
= 0,1 9 . |
− r |
1 2 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
Видно, что эмпирическое t меньше двух. Следовательно, не имеет смысла строить гиперболическую функцию. Проще воспользоваться линейной. Однако в демонстрационных целях проведем полную процедуру тестирования.
Табличное значение
ì |
2,5 7 |
д л αя= 0 , |
tт а=бí |
2 , 0 |
1д5л αя= 0 ,. |
î |
Поскольку табличное значение больше эмпирического
(фактического), постольку замена линейной функции на степенную
нецелесообразна. Можно было не проводить тестирование, а просто сравнить индекс детерминации и линейный коэффициент детерминации: 0,81-0,918=-0,108. Поскольку полученное значение меньше 0,1, постольку замена линейной функции на степенную нецелесообразна.
Парный корреляционно-регрессионный анализ по сгруппированным данным для линейных зависимостей. Часто приходится работать с юридическими процессами по
сгруппированным данным. Если исходные эмпирические данные сгруппированы, то при нахождении коэффициента корреляции и коэффициента регрессии нужно учитывать частоты или частости распределения. Коэффициент регрессии определяется по формуле:
|
N M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åå(xi - x) × (y j - y) × fij |
|
|
|
|
|
b = |
i=1 j=1 |
|
|
|
, где |
|
в |
числителе |
стоит взвешенная |
|
|
|
N |
|
|
|
|
å |
(xi - x)2 × fi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
ковариация, а в знаменателе взвешенная дисперсия. |
Коэффициент корреляции определяется по формуле: |
|
|
|
|
N |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åå(xi - x) ×( y j - y) × fij |
|
|
|
|
|
rx, y = |
|
|
i=1 j=1 |
|
|
, |
где в |
числителе стоит |
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
M |
|
|
|
|
|
å(xi - x) × fi × å( yi - y) × |
f j |
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
j=1 |
|
|
|
|
|
взвешенная ковариация, а в знаменателе произведение взвешенных стандартных отклонений по переменным, fi – частоты по переменной x, fj – частоты по переменной y.
Свободный член регрессионного уравнения определяется обычным образом: a = y -b × x .
Удобным инструментом для нахождения параметров регрессионного уравнения и коэффициента корреляции по