courses:statistical_methods_of_experimental_data_handling:prac5
Содержание
Практическая работа №5: Элементы регрессионного анализа. Выборочные прямые среднеквадратической регрессии. Корреляционные отношения
Цель работы
Ознакомление с основными положениями метода наименьших квадратов (МНК), со статистическими свойствами МНК оценок, с понятием функции регрессии и роли МНК в регрессионном анализе, с корреляционным отношением, как мерой тесноты произвольной (в том числе и линейной) корреляционной связи.
Постановка задачи
Для заданной двумерной выборки $(X, Y)$ построить уравнения выборочных прямых среднеквадратической регрессии. Полученные линейные функции регрессии отобразить графически. Найти выборочное корреляционное отношение. Полученные результаты содержательно проинтерпретировать.
Порядок выполнения работы
- Отобразить двумерную выборку на графике.
- Для заданной выборки построить уравнения средней квадратичной регрессии $ x $ на $ y $ и $ y $ на $ x $ соответственно. Построить полученные прямые на множестве выборки. Объяснить результаты.
- Составить корреляционную таблицу для нахождения выборочного корреляционного отношения. Убедиться, что неравенства $ \eta_{xy} \geqslant |r_{xy}| $ и $ \eta_{yx} \geqslant |r_{xy}| $ выполняются.
- Для заданной выборки построить корреляционную кривую параболического вида $ y = \beta_0 + \beta_1x + \beta_2x^2 $, сделать выводы.
- Для заданной выборки построить корреляционную кривую в зависимости от номера варианта и сделать выводы:
- степенная функция: $ y = \beta_0x^{\beta_1} $;
- показательная функция: $ y = \beta_0\exp(\beta_1x) $;
- дробно-линейная функция: $ y = \cfrac1{\beta_0 + \beta_1x} $;
- логарифмическая функция: $ y = \beta_0 + \beta_1\ln x $;
- обратно пропорциональная функция: $ y = \beta_0 + \cfrac{\beta_1}x $;
- дробно-рациональная функция: $ y = \cfrac x{\beta_0 + \beta_1x} $.
- Дополнительное необязательное задание: Вычислить следующие показатели качества регрессии для каждой кривой и сделать выводы:
- теоретический коэффициент детерминации $ R^2 $;
- средняя квадратическая ошибка $ S_{\varepsilon} $;
- средняя ошибка аппроксимации (приближения) $ A $.
Содержание отчёта
- Цель работы.
- Краткое изложение основных теоретических понятий.
- Постановка задачи с кратким описанием порядка выполнения работы.
- Необходимые формулы, рисунки и таблицы.
- Краткие выводы по полученным результатам.
- Общий вывод по проделанной работе.
- Код программы (если имеется).
Вопросы для самоконтроля
- Сформулировать основную идею метода наименьших квадратов.
- Статистические свойства оценок, получаемых с помощью метода наименьших квадратов.
- Метод наименьших квадратов в регрессионном анализе.
- Построение выборочных прямых среднеквадратической регрессии с использованием метода наименьших квадратов.
- Дать определение понятия корреляционного отношения и охарактеризовать его свойства.
- Сформулировать алгоритм вычисления выборочного корреляционного отношения.