统计学第5章相关与回归分析.ppt
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1、第五章第五章 相关与回归分析 教教学目的与要求学目的与要求 相相关与回归分析是研究变量之间相互关系的密切关与回归分析是研究变量之间相互关系的密切程度和相互联系方式的重要方法。本章详细讲述程度和相互联系方式的重要方法。本章详细讲述了相关分析的概念、相关关系的确定、回归方程了相关分析的概念、相关关系的确定、回归方程的建立和应用等内容。的建立和应用等内容。通过本章的学习,要理通过本章的学习,要理解相关分析的有关概念,掌握计算相关系数和解相关分析的有关概念,掌握计算相关系数和配合回归方程的方法,并能够结合实际资料对配合回归方程的方法,并能够结合实际资料对变量进行相关分析。变量进行相关分析。本本 章章
2、主主 要要 内内 容容相相关的意义关的意义和任务和任务 简简单线性相关分析单线性相关分析回回归分析归分析估估计标准误计标准误第一节第一节 相关分析的意义和任务相关分析的意义和任务 一、相关关系的概念一、相关关系的概念(注意相关关系与函数关系的区别注意相关关系与函数关系的区别)(一一)函数关系函数关系 它它反映着现象之间存在着严格的依存关系,反映着现象之间存在着严格的依存关系,也就是具有确定性的对应关系,这种关系可用一也就是具有确定性的对应关系,这种关系可用一个数学表达式反映出来。个数学表达式反映出来。例例如某种商品的销售额和销售量之间,由于如某种商品的销售额和销售量之间,由于价格因素,所以两者
3、可表现为严格的依存关系。价格因素,所以两者可表现为严格的依存关系。(二二)相关关系相关关系 它它反映着现象之间的数量上不严格的依存关系,反映着现象之间的数量上不严格的依存关系,也就是说两者之间不具有确定性的对应关系,这种关也就是说两者之间不具有确定性的对应关系,这种关系有二个明显特点:系有二个明显特点:1.1.现现象之间确实存在数量上的依存关系,即某一社会象之间确实存在数量上的依存关系,即某一社会经济现象变化要引起另一社会经济现象的变化;经济现象变化要引起另一社会经济现象的变化;2.2.现现象之间的这种依存关系是不严格的,即无法用象之间的这种依存关系是不严格的,即无法用数学公式表示。数学公式表
4、示。商品价格和商品销售量之间,存在着一商品价格和商品销售量之间,存在着一定的依存关系,即商品价格发生变动,商品定的依存关系,即商品价格发生变动,商品的销售量也会随之发生变动。的销售量也会随之发生变动。在在具有相互依存关系的两个变量中,作为具有相互依存关系的两个变量中,作为根据的变量称自变量,一般用根据的变量称自变量,一般用X X表示;发生对表示;发生对应变化的变量称因变量,一般用应变化的变量称因变量,一般用y y表示。表示。例例1.1.按按相关关系涉及的因素多少来分,可分为:相关关系涉及的因素多少来分,可分为:单相关和复相关。单相关和复相关。在实际工作中,如存在多个自变量,可抓住其在实际工作中
5、,如存在多个自变量,可抓住其中主要的自变量,研究其相关关系,而保持另一些中主要的自变量,研究其相关关系,而保持另一些因素不变,这时复相关可转化为因素不变,这时复相关可转化为偏相关偏相关。二因素之间的相关关系称二因素之间的相关关系称单相关单相关,即只涉,即只涉及一个自变量和一个因变量。及一个自变量和一个因变量。三个或三个以上因素的相关关系称三个或三个以上因素的相关关系称复相关复相关,或多元相关,即涉及二个或二个以上的自变量和或多元相关,即涉及二个或二个以上的自变量和因变量。因变量。二、相关关系的种类二、相关关系的种类 2.2.按按相关关系的性质来分,可分为相关关系的性质来分,可分为:正相关和负相
6、关正相关和负相关正相关正相关是指两相关现象变化的方向是一致的。是指两相关现象变化的方向是一致的。负相关负相关是指两相关现象变化的方向是相反的。是指两相关现象变化的方向是相反的。3.3.按按相关关系的形式来分,可分为:相关关系的形式来分,可分为:直线相关和曲线相关直线相关和曲线相关 直线相关直线相关是指两个相关现象之间,当自变量是指两个相关现象之间,当自变量X X的数值发生变动时,因变量的数值发生变动时,因变量y y随之发生近似于固定比随之发生近似于固定比例的变动,在相关图上的散点近似地表现为直线形式,例的变动,在相关图上的散点近似地表现为直线形式,因此称其为直线相关关系。因此称其为直线相关关系
7、。曲线相关曲线相关是指两个相关现象之间,当自变量是指两个相关现象之间,当自变量X X的数值发生变动时,因变量的数值发生变动时,因变量y y也随之发生变动,但这也随之发生变动,但这种变动在数值上不成固定比例,在相关图上的散点可种变动在数值上不成固定比例,在相关图上的散点可表现为抛物线、指数曲线、双曲线等形式,因此称其表现为抛物线、指数曲线、双曲线等形式,因此称其为曲线相关关系。为曲线相关关系。4.4.按按相关程度分,可分为:相关程度分,可分为:完全相关、不完全相关和不相关完全相关、不完全相关和不相关 完全相关完全相关就是相关现象之间的关系是完全确定就是相关现象之间的关系是完全确定的关系,因而完全
8、相关关系就是函数关系。的关系,因而完全相关关系就是函数关系。不相关不相关是指两现象之间在数量上的变化上各自是指两现象之间在数量上的变化上各自独立,互不影响。独立,互不影响。不完全相关不完全相关就是介于完全相关和不相关之间的就是介于完全相关和不相关之间的一种相关关系。相关分析的对象主要是不完全相关一种相关关系。相关分析的对象主要是不完全相关关系。关系。三、相关分析的任务和内容三、相关分析的任务和内容 相关分析的主要任务,概括起来是两个方面:相关分析的主要任务,概括起来是两个方面:一方面一方面,研究现象之间关系的密切程度,即相,研究现象之间关系的密切程度,即相关分析;关分析;另一方面另一方面,研究
9、自变量与因变量之间的变动关,研究自变量与因变量之间的变动关系,即回归分析。系,即回归分析。相关分析的主要内容包括以下五个方面:相关分析的主要内容包括以下五个方面:1.1.判判断社会经济现象之间是否存在相互依存断社会经济现象之间是否存在相互依存的关系,是直线相关,还是曲线相关,这的关系,是直线相关,还是曲线相关,这是相关分析的出发点;是相关分析的出发点;2.2.确确定相关关系的密切程度;定相关关系的密切程度;3.3.测测定两个变量之间的一般关系值;定两个变量之间的一般关系值;4.4.测测定因变量估计值和实际值之间的差异,定因变量估计值和实际值之间的差异,用以反映因变量估计值的可靠程度;用以反映因
10、变量估计值的可靠程度;5.5.相相关系数的显著性检验。关系数的显著性检验。第二节第二节 简单线性相关分析简单线性相关分析 一、相关表和相关图一、相关表和相关图相关图,也称散布图相关图,也称散布图(或散点图或散点图)。某某市市19961996年年 2003 2003年的工资性现金支出与城镇储蓄存款余额的资料,年的工资性现金支出与城镇储蓄存款余额的资料,说明简单相关表和相关图的编制方法。说明简单相关表和相关图的编制方法。从表可看出,随着工资性现金支出的增加,城镇储蓄存款余额有明显从表可看出,随着工资性现金支出的增加,城镇储蓄存款余额有明显的增长趋势。所以,资料表明的增长趋势。所以,资料表明(如图如
11、图)有明显的直线相关趋势。有明显的直线相关趋势。序号序号年份年份工资性工资性现金支出现金支出(万元万元)x城镇储蓄城镇储蓄存款余额存款余额(万元万元)y11996 50012021997 54014031998 62015041999 73020052000 90028062001 97035072002 105045082003 1170510例例1 1企业按销售额分组(万元)流通费用率(%)4以下9.65 4 87.68 8 127.2512 167.0016 206.8620 246.7324 286.6428 326.6032 366.58例例2 2二、相关系数二、相关系数 相相关系数
12、是在直线相关条件下,表明两关系数是在直线相关条件下,表明两个现象之间相关关系的方向和密切程度的综个现象之间相关关系的方向和密切程度的综合性指标。一般用符号合性指标。一般用符号r r表示。表示。r r的测定方法:的测定方法:仍以上例1资料计算:序号年份x(万元)y(万元)11996 500120-310-155 96100 240254805021997 540140-270-135 72900 182253645031998 620150-190-125 36100 156252375041999 730200 -80 -75 6400 5625 600052000 900280 90 5 8
13、100 25 45062001 970350 160 75 25600 562512000720021050450 240175 57600 3062542000820031170510 360235129600 5522584600合计6480 2200-432400155000 253300经过计算,表明该市工资性现金支出与城镇储蓄存款余额之间存在着高度正相关。对对r r的解释如下:的解释如下:(即即r r的特点的特点)(1)(1)r r取正值或负值决定于分子协方差;取正值或负值决定于分子协方差;(2)(2)r r的绝对值,在的绝对值,在0 0与与1 1之间;之间;(3)(3)r r的绝对
14、值大小,可说明现象之间相关关系的紧的绝对值大小,可说明现象之间相关关系的紧密程度。密程度。积差法积差法公式进一步化简如下:公式进一步化简如下:2.2.简捷法简捷法 资料计算如下:序号年份x(万元)y(万元)x2y2xy11996 500120 250000 14400 6000021997 540140 291600 19600 7500031998 620150 384400 22500 9300041999 730200 532900 4000014600052000 900280 810000 7840025200062001 970350 94090012250033950072002
15、105045011025002025004725008200311705101368900260100596700合计6480 22005681200760000 20353003.3.从单变量分组表计算相关系数从单变量分组表计算相关系数 三、简单线性相关分析的特点三、简单线性相关分析的特点 通过对通过对r r的计算方法的讨论,可看出二个明显特点:的计算方法的讨论,可看出二个明显特点:2.2.相相关关系中只能计算出一个相关系数关关系中只能计算出一个相关系数r r。1.1.相相关关系中,两个变量不必定出哪个是自变量,哪关关系中,两个变量不必定出哪个是自变量,哪个是因变量,因此,相关的两个变量都是
16、随机变量;个是因变量,因此,相关的两个变量都是随机变量;第三节第三节 回归分析回归分析 在在回归分析中,两个变量之间的回归称回归分析中,两个变量之间的回归称为简单回归,两个以上变量之间的回归称为为简单回归,两个以上变量之间的回归称为复回归。无论是简单回归还是复回归,数学复回归。无论是简单回归还是复回归,数学模型均有线性模型均有线性(直线直线)回归和非线性回归和非线性(曲线曲线)回回归之分。归之分。一、一元线性回归一、一元线性回归总体一元线性回归分析总体一元线性回归分析总体总体一元线性回归方程的一般形式为:一元线性回归方程的一般形式为:y y 因变量的估计值;因变量的估计值;x x 自变量;自变
17、量;回归直线在回归直线在y y轴上的截距;轴上的截距;回归直线的斜率,称回归系数回归直线的斜率,称回归系数,表明表明x x每增加每增加 一个单位,因变量一个单位,因变量y y的平均变化值的平均变化值 0 0,x x与与y y为正相关为正相关 0b0,x x与与y y为正相关为正相关 b0b0,x x与与y y为负相关为负相关配合直线回归方程的方法配合直线回归方程的方法配合直线回归方程的过程就是求解方程系数配合直线回归方程的过程就是求解方程系数a、b的过程,求解的过程,求解a、b的方法一般采用最小平方法。的方法一般采用最小平方法。用最小平方法配合回归直线的基本思想是用最小平方法配合回归直线的基本
18、思想是:在所有的相关点中,通过数学方法配合一条较为理在所有的相关点中,通过数学方法配合一条较为理想的直线,这条直线必须满足两点:想的直线,这条直线必须满足两点:2、原数列与估计线的离差平方和为最小值。即、原数列与估计线的离差平方和为最小值。即1、原数列与估计线的离差之和为零。即:、原数列与估计线的离差之和为零。即:第八章第八章 相关分析相关分析 a a、b b的确定:的确定:在在简单直线回归方程中,简单直线回归方程中,a a、b b为待定系数,常用为待定系数,常用最小平方法来确定,即最小平方法来确定,即(y-y(y-yc c)2=最小值。最小值。简单直线回归方程建立的步骤为:简单直线回归方程建
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