普通最小二乘法

在回归分析当中,最常用的估计\beta(回归系数)的方法是普通最小二乘法(,簡稱OLS),它基於誤差值之上。用這種方法估计\beta,首先要計算残差平方和(;RSS),RSS是指将所有误差值的平方加起來得出的数:

RSS=\sum_{i=1}^n e_i^2 \,

\beta_0與\beta_1的数值可以用以下算式计算出來:

\widehat{\beta}_1=\frac{\sum(x_i-\bar{x})(y_i-\bar{y})}{\sum(x_i-\bar{x})^2}

\widehat{\beta}_0=\bar{y}-\widehat{\beta}_1\bar{x}

当中\bar{x}為x的平均值,而\bar{y}為y的平均值。

假设总体的误差值有一个固定的變異數,這个變異數可以用以下算式估计:

\hat{\sigma}^2_\varepsilon = \frac{RSS}{n-2}.\,

這個数就是均方误差(mean square error),這個分母是样本大小减去模型要估计的参数的量。這個回归模型当中有两个未知的参数(\beta_0與\beta_1)。

而這些参数估计的标准误差(standard error)為:

\hat\sigma_{\beta_1}=\hat\sigma_{\varepsilon} \sqrt{\frac{1}{\sum(x_i-\bar x)^2}}

\hat\sigma_{\beta_0}=\hat\sigma_{\varepsilon} \sqrt{\frac{1}{n} + \frac{\bar{x}^2}{\sum(x_i-\bar x)^2}}=\hat\sigma_{\beta_1} \sqrt{\frac{\sum x_i^2}{n}}

有了上面這个模型,研究者手上就有会有\beta_0與\beta_1的估计值,就可以用這個算式來预测Y的数值。

參見

  • 最小均方误差
  • 非线性最小二乘法

參考資料

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