SPSS 实用教程回归分析.pptx
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1、回归分析基本概念回归分析基本概念7.1一元线性回归分析一元线性回归分析7.2多元线性回归分析多元线性回归分析7.3非线性回归分析非线性回归分析7.4曲曲 线线 估估 计计7.5时间序列的曲线估计时间序列的曲线估计7.6含虚拟自变量的回归分析含虚拟自变量的回归分析7.7含虚拟自变量的回归分析含虚拟自变量的回归分析7.8第1页/共187页 在数量分析中,经常会看到变量与变量之间存在着一定的联系。要了解变量之间如何发生相互影响的,就需要利用相关分析和回归分析。在上一章讲述了相关分析有关内容。本章介绍回归分析基本概念,回归分析的主要类型:一元线性回归分析、多元线性回归分析、非线性回归分析、曲线估计、时
2、间序列的曲线估计、含虚拟自变量的回归分析以及逻辑回归分析等。第2页/共187页7.1 7.1 回归分析基本概念回归分析基本概念 相关分析和回归分析都是研究变量间关系的统计学课题。在应用中,两种分析方法经常相互结合和渗透,但它们研究的侧重点和应用面不同。在回归分析中,变量y y称为因变量,处于被解释的特殊地位;而在相关分析中,变量y y与变量x x处于平等的地位,研究变量y y与变量x x的密切程度和研究变量x x与变量y y的密切程度是一样的。第3页/共187页 在回归分析中,因变量y y是随机变量,自变量x x可以是随机变量,也可以是非随机的确定变量;而在相关分析中,变量x x和变量y y都
3、是随机变量。相关分析是测定变量之间的关系密切程度,所使用的工具是相关系数;而回归分析则是侧重于考察变量之间的数量变化规律,并通过一定的数学表达式来描述变量之间的关系,进而确定一个或者几个变量的变化对另一个特定变量的影响程度。第4页/共187页 具体地说,回归分析主要解决以下几方面的问题。通过分析大量的样本数据,确定变量之间的数学关系式。对所确定的数学关系式的可信程度进行各种统计检验,并区分出对某一特定变量影响较为显著的变量和影响不显著的变量。利用所确定的数学关系式,根据一个或几个变量的值来预测或控制另一个特定变量的取值,并给出这种预测或控制的精确度。第5页/共187页 作为处理变量之间关系的一
4、种统计方法和技术,回归分析的基本思想和方法以及“回归(RegressionRegression)”名称的由来都要归功于英国统计学家F FGaltonGalton(1822182219111911)。第6页/共187页 在实际中,根据变量的个数、变量的类型以及变量之间的相关关系,回归分析通常分为一元线性回归分析、多元线性回归分析、非线性回归分析、曲线估计、时间序列的曲线估计、含虚拟自变量的回归分析和逻辑回归分析等类型。第7页/共187页7.2 7.2 一元线性回归分析一元线性回归分析 定义:一元线性回归分析是在排除其他影响因素或假定其他影响因素确定的条件下,分析某一个因素(自变量)是如何影响另一
5、事物(因变量)的过程,所进行的分析是比较理想化的。其实,在现实社会生活中,任何一个事物(因变量)总是受到其他多种事物(多个自变量)的影响。第8页/共187页第9页/共187页第10页/共187页第11页/共187页第12页/共187页第13页/共187页第14页/共187页 在实际问题中,由于所要研究的现象的总体单位数一般是很多的,在许多场合甚至是无限的,因此无法掌握因变量y y总体的全部取值。也就是说,总体回归方程事实上是未知的,需要利用样本的信息对其进行估计。显然,样本回归方程的函数形式应与总体回归方程的函数形式一致。第15页/共187页第16页/共187页第17页/共187页第18页/共
6、187页第19页/共187页第20页/共187页第21页/共187页第22页/共187页第23页/共187页第24页/共187页第25页/共187页第26页/共187页第27页/共187页第28页/共187页第29页/共187页 通过样本数据建立一个回归方程后,不能立即就用于对某个实际问题的预测。因为,应用最小二乘法求得的样本回归直线作为对总体回归直线的近似,这种近似是否合理,必须对其作各种统计检验。一般经常作以下的统计检验。第30页/共187页 (1 1)拟合优度检验 回归方程的拟合优度检验就是要检验样本数据聚集在样本回归直线周围的密集程度,从而判断回归方程对样本数据的代表程度。第31页/共
7、187页 回归方程的拟合优度检验一般用判定系数R2R2实现。该指标是建立在对总离差平方和进行分解的基础之上。第32页/共187页 (2 2)回归方程的显著性检验(F F检验)回归方程的显著性检验是对因变量与所有自变量之间的线性关系是否显著的一种假设检验。回归方程的显著性检验一般采用F F检验,利用方差分析的方法进行。第33页/共187页第34页/共187页 (3 3)回归系数的显著性检验(t t检验)所谓回归系数的显著性检验,就是根据样本估计的结果对总体回归系数的有关假设进行检验。之所以对回归系数进行显著性检验,是因为回归方程的显著性检验只能检验所有回归系数是否同时与零有显著性差异,它不能保证
8、回归方程中不包含不能较好解释说明因变量变化的自变量。因此,可以通过回归系数显著性检验对每个回归系数进行考察。第35页/共187页 回归参数显著性检验的基本步骤。提出假设 计算回归系数的t t统计量值 根据给定的显著水平确定临界值,或者计算t t值所对应的p p值 作出判断第36页/共187页 研究问题 合成纤维的强度与其拉伸倍数有关,测得试验数据如表7-17-1所示。求合成纤维的强度与拉伸倍数之间是否存在显著的线性相关关系。第37页/共187页表表7-17-1强度与拉伸倍数的试验数据强度与拉伸倍数的试验数据序序 号号拉拉 伸伸 倍倍 数数强度(强度(kg/mm2)12.01.622.52.43
9、2.72.543.52.754.03.564.54.275.25.086.36.497.16.5108.07.3119.08.01210.08.1第38页/共187页 实现步骤图图7-1 7-1 在菜单中选择在菜单中选择“Linear”Linear”命令命令第39页/共187页图图7-2 “Linear Regression”7-2 “Linear Regression”对话框(一)对话框(一)第40页/共187页图图7-3 “Linear Regression7-3 “Linear Regression:Statistics”Statistics”对话框对话框第41页/共187页 图图7-4
10、 “Linear Regression7-4 “Linear Regression:Plots”Plots”对话框对话框 第42页/共187页图图7-5 “Linear Regression7-5 “Linear Regression:Save”Save”对话框对话框 第43页/共187页图图7-6 “Linear Regression7-6 “Linear Regression:Options”Options”对话框对话框 第44页/共187页 (1 1)输出结果文件中的第一个表格如下表所示。第45页/共187页 (2 2)输出的结果文件中第二个表格如下表所示。第46页/共187页 (3 3
11、)输出的结果文件中第三个表格如下表所示。第47页/共187页 (4 4)输出的结果文件中第四个表格如下表所示。第48页/共187页7.3 7.3 多元线性回归分析多元线性回归分析统计学上的定义和计算公式统计学上的定义和计算公式 定义:在上一节中讨论的回归问题只涉及了一个自变量,但在实际问题中,影响因变量的因素往往有多个。例如,商品的需求除了受自身价格的影响外,还要受到消费者收入、其他商品的价格、消费者偏好等因素的影响;影响水果产量的外界因素有平均气温、平均日照时数、平均湿度等。第49页/共187页 因此,在许多场合,仅仅考虑单个变量是不够的,还需要就一个因变量与多个自变量的联系来进行考察,才能
12、获得比较满意的结果。这就产生了测定多因素之间相关关系的问题。第50页/共187页 研究在线性相关条件下,两个或两个以上自变量对一个因变量的数量变化关系,称为多元线性回归分析,表现这一数量关系的数学公式,称为多元线性回归模型。多元线性回归模型是一元线性回归模型的扩展,其基本原理与一元线性回归模型类似,只是在计算上更为复杂,一般需借助计算机来完成。第51页/共187页第52页/共187页第53页/共187页第54页/共187页第55页/共187页第56页/共187页第57页/共187页第58页/共187页 对多元线性回归,也需要测定方程的拟合程度、检验回归方程和回归系数的显著性。(1 1)拟合优度
13、检验 测定多元线性回归的拟合程度,与一元线性回归中的判定系数类似,使用多重判定系数,其定义为第59页/共187页 (2 2)回归方程的显著性检验(F F检验)多元线性回归方程的显著性检验一般采用F F检验,利用方差分析的方法进行。第60页/共187页 (3 3)回归系数的显著性检验(t t检验)回归系数的显著性检验是检验各自变量x x1 1,x x2 2,对因变量y y的影响是否显著,从而找出哪些自变量对y y的影响是重要的,哪些是不重要的。与一元线性回归一样,要检验解释变量对因变量y y的线性作用是否显著,要使用t t检验。第61页/共187页 研究问题 用多元回归分析来分析3636个员工多
14、个心理变量值(z1z1z8z8)对员工满意度mymy的预测效果,测得试验数据如表7-27-2所示。第62页/共187页表表7-27-2员工多个心理变量值和员工满意度数据员工多个心理变量值和员工满意度数据z1z2z3z4z5z6z7Z8满满 意意 度度66.0064.0062.0050.0058.0056.001.081.0025.0055.0050.0059.0059.0053.0051.001.001.1122.0050.0047.0049.0045.0046.0046.001.311.2020.0055.0059.0050.0054.0052.0069.001.001.0020.0055.
15、0059.0048.0056.0047.0050.001.001.0024.0062.0054.0068.0046.0046.0051.001.081.0023.0060.0060.0056.0053.0052.0051.001.081.0021.0052.0052.0069.0058.0057.0062.001.001.0023.0056.0055.0057.0039.0044.0046.001.691.0015.0050.0050.0068.0046.0045.0056.001.081.1425.0058.0054.0060.0059.0052.0051.001.001.0025.0053
16、.0052.0055.0057.0065.0064.001.081.0022.0052.0056.0053.0057.0063.0051.001.461.4320.0056.0065.0052.0051.0062.0047.001.001.0022.0050.0063.0059.0053.0055.0048.001.001.0020.0063.0057.0060.0066.0051.0056.001.001.0026.0056.0046.0058.0050.0045.0052.002.231.2921.0047.0050.0057.0049.0050.0048.002.081.1420.005
17、3.0066.0053.0059.0055.0045.001.001.0025.00第63页/共187页z1z2z3z4z5z6z7z8满满 意意 度度61.0055.0058.0061.0058.0061.001.151.1423.0059.0064.0060.0052.0054.0056.001.081.0026.0055.0060.0072.0060.0055.0067.001.081.0026.0056.0052.0068.0040.0051.0055.001.851.7130.0059.0051.0061.0056.0052.0056.001.001.0025.0060.0053.0
18、062.0055.0047.0063.001.311.1427.0052.0051.0057.0045.0055.0059.001.231.1420.0056.0057.0057.0052.0059.0055.001.001.1426.0068.0058.0071.0068.0053.0061.001.001.0030.0060.0053.0061.0060.0056.0051.001.001.0027.0064.0056.0074.0050.0059.0057.001.851.1418.0067.0053.0060.0053.0053.0051.001.001.0024.0056.0056.
19、0067.0067.0056.0052.001.001.0024.0053.0046.0049.0043.0050.0048.001.311.1419.0053.0057.0065.0052.0067.0059.001.771.4317.0060.0040.0071.0057.0056.0058.001.081.0024.0054.0045.0044.0049.0042.0046.001.001.0023.00第64页/共187页 实现步骤图图7-7 “Linear Regression”7-7 “Linear Regression”对话框(二)对话框(二)第65页/共187页 (1 1)输出
20、结果文件中的第一个表格如下表所示。结果和讨论结果和讨论第66页/共187页 2 2)输出的结果文件中第二个表格如下表所示。第67页/共187页 (3 3)输出的结果文件中第三个表格如下表所示。第68页/共187页 (4 4)输出的结果文件中第四个表格如下表所示。第69页/共187页 (5 5)输出的结果文件中第五个表格如下表所示。第70页/共187页 (6 6)输出的结果文件中第六个表格为回归系数分析,如下表所示 第71页/共187页 (7 7)输出的结果文件中第七个表格如下表所示。第72页/共187页 (8 8)输出的结果文件中第八部分为图形,为回归因变量和每个自变量之间的关系点图。图7-8
21、7-8为自变量z1z1和mymy之间的关系点图。第73页/共187页统计学上的定义和计算公式统计学上的定义和计算公式7.4 7.4 非线性回归分析非线性回归分析 定义:研究在非线性相关条件下,自变量对因变量的数量变化关系,称为非线性回归分析。在实际问题中,变量之间的相关关系往往不是线性的,而是非线性的,因而不能用线性回归方程来描述它们之间的相关关系,而要采用适当的非线性回归分析。第74页/共187页 非线性回归问题大多数可以化为线性回归问题来求解,也就是通过对非线性回归模型进行适当的变量变换,使其化为线性模型来求解。一般步骤为:第75页/共187页 根据经验或者绘制散点图,选择适当的非线性回归
22、方程;通过变量置换,把非线性回归方程化为线性回归;用线性回归分析中采用的方法来确定各回归系数的值;对各系数进行显著性检验。第76页/共187页 计算公式如下。在本节中介绍几种常见的非线性回归模型,并分别给出其线性化方法及图形。第77页/共187页第78页/共187页第79页/共187页第80页/共187页第81页/共187页第82页/共187页第83页/共187页第84页/共187页第85页/共187页 研究问题 研究民用汽车总量与国内生产总值的关系。数据如表7-37-3所示。(资料来源:中国统计年鉴20072007,中国统计出版社,20072007年)中实现过程中实现过程第86页/共187页
23、 实现步骤图图7-9 “Simple Scatterplot”7-9 “Simple Scatterplot”对话框对话框第87页/共187页图图7-10 7-10 散点图散点图第88页/共187页图图7-11 “Curve Estimation”7-11 “Curve Estimation”对话框(一)对话框(一)第89页/共187页结果和讨论结果和讨论 (1 1)第一部分输出相关统计量和参数的值,如下表所示。第90页/共187页 (2 2)第二部分输出的是观察值和CubicCubic,PowerPower两种曲线预测值的对比图,如图7-127-12所示。第91页/共187页7.5 7.5
24、曲曲 线线 估估 计计 定义:在一元回归分析中,一般首先绘制自变量和因变量间的散点图,然后通过数据在散点图中的分布特点选择所要进行回归分析的类型,是使用线性回归分析还是某种非线性的回归分析。第92页/共187页 然而,在实际问题中,用户往往不能确定究竟该选择何种函数模型更接近样本数据,这时可以采用曲线估计的方法,其步骤如下:第93页/共187页 首先根据实际问题本身特点,同时选择几种模型;然后SPSSSPSS自动完成模型的参数估计,并显示R2R2、F F检验值、相伴概率值等统计量;最后,选择具有R2R2统计量值最大的模型作为此问题的回归模型,并作一些预测。第94页/共187页第95页/共187
25、页第96页/共187页 研究问题 试用SPSSSPSS对国内生产总值和社会消费品零售总额之间的关系进行曲线回归分析。数据如表7-47-4所示。(资料来源:中国统计年鉴20072007,中国统计出版社,20072007年)中实现过程中实现过程第97页/共187页表表7-47-4 1978197820062006年社会消费品零售总额年社会消费品零售总额年年 份份国内生产总值(亿元)国内生产总值(亿元)社会消费品零售总额(亿元)社会消费品零售总额(亿元)19783645.21558.619794062.61800.019804545.62140.019814891.62350.019825323.4
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