统计学--第七章相关与回归分析.ppt
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1、7-1统计学统计学STATISTICSSTATISTICS第七章第七章 相关与回归分析相关与回归分析制作时间:200420057-2统计学统计学STATISTICSSTATISTICS内容提要内容提要1、相关关系的概念与种类、相关关系的概念与种类 2、相关分析相关分析3、一元线性回归分析一元线性回归分析4、多元线性回归分析多元线性回归分析5、曲线回归分析曲线回归分析7-3统计学统计学STATISTICSSTATISTICS学习目标学习目标1.理解相关关系的概念理解相关关系的概念2.掌握线性回归的基本原理和参数的最小掌握线性回归的基本原理和参数的最小二乘估计二乘估计3.掌握回归直线的拟合优度掌握
2、回归直线的拟合优度4.掌握回归方程的显著性检验掌握回归方程的显著性检验5.利用回归方程进行估计和预测利用回归方程进行估计和预测6.用用 Excel 进行回归分析进行回归分析7-4统计学统计学STATISTICSSTATISTICS第一节相关关系概述第一节相关关系概述7-5统计学统计学STATISTICSSTATISTICS一、变量间的关系一、变量间的关系7-6统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(一)函数关系(一)函数关系1.是一一是一一对应的确定关系对应的确定关系2.设设有有两两个个变变量量 x x 和和 y y,变变量量 y y 随随变变量量 x x 一一起起变变化化,并并
3、完完全全依依赖赖于于 x x ,当当变变量量 x x 取取某某个个数数值值时时,y y 依依确确定定的的关关系系取取相相应应的的值值,则则称称 y y 是是 x x 的的函函数数,记记为为 y y =f f(x x),其其中中 x x 称为自变量,称为自变量,y y 称为因变量称为因变量3.各各观测点落在一条线上观测点落在一条线上 x xy y7-7统计学统计学STATISTICSSTATISTICS函数关系函数关系(几个例子几个例子)函数关系的例子函数关系的例子某某种种商商品品的的销销售售额额y y与与销销售售量量x x之之间间的的关关系系可可表表示为示为 y y=pxpx (p p 为单价
4、为单价)圆的面积圆的面积S S与半径之间的关系可表示为与半径之间的关系可表示为S S=R R2 2 企企业业的的原原材材料料消消耗耗额额y y与与产产量量x x1 1 、单单位位产产量量消消耗耗x x2 2 、原材料价格原材料价格x x3 3之间的关系可表示为之间的关系可表示为 y y=x x1 1 x x2 2 x x3 3 7-8统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(二)相关关系(二)相关关系(correlation)1.变变量量间间关关系系不不能能用用函函数数关关系精确表达系精确表达2.一一个个变变量量的的取取值值不不能能由由另另一个变量唯一确定一个变量唯一确定3.当当变
5、变量量 x x 取取某某个个值值时时,变变量量 y y 的取值可能有几个的取值可能有几个4.各观测各观测点分布在直线周围点分布在直线周围 x xy y7-9统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关关系相关关系(几个例子几个例子)相关关系的例子相关关系的例子父亲身高父亲身高y y与子女身高与子女身高x x之间的关系之间的关系收入水平收入水平y y与受教育程度与受教育程度x x之间的关系之间的关系粮粮食食亩亩产产量量y y与与施施肥肥量量x x1 1 、降降雨雨量量x x2 2 、温温度度x x3 3之间的关系之间的关系商品的消费量商品的消费量y y与居民收入与居民收入x x之间的
6、关系之间的关系商品销售额商品销售额y y与广告费支出与广告费支出x x之间的关系之间的关系7-10统计学统计学STATISTICSSTATISTICS二、相关关系的种类二、相关关系的种类7-11统计学统计学STATISTICSSTATISTICS 相关关系的种类相关关系的种类单项关1、按相关的形式分为:线性相关非线性相关2、按所研究的变量多少分为:复相关3、按相关的方向分为:正相关负相关4、按相关的程度分为:完全相关不完全相关不相关偏相关7-12统计学统计学STATISTICSSTATISTICS散点图散点图(scatter diagram)不相关不相关不相关不相关不相关不相关 负线性相关负线
7、性相关负线性相关负线性相关负线性相关负线性相关 正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关 非线性相关非线性相关非线性相关非线性相关非线性相关非线性相关 完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关 7-13统计学统计学STATISTICSSTATISTICS三、相关关系分析的方法三、相关关系分析的方法7-14统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(一)相关分析(一)相关分析1、相关分析主要用于测定具有相关关系的变量之间相互关系的密切程度。
8、2、是回归分析的基础。3、分析方法主要有:绘制散点图、编制相关表、计算项关系数等。7-15统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(二)回归分析(二)回归分析(Regression)1.研究具有相关关系的变量值之间一般的数量变动关系,即自变量发生变化时,因变量平均会发生多大的变化。2.通过建立回归方程来完成分析。3.回归方程除可用于研究相关变量之间的一般数量变动关系外,还常用于进行预测,即根据一个或几个变量的取值来预测或控制另一个相关变量的取值,并给出这种预测或控制的精确程度7-16统计学统计学STATISTICSSTATISTICS回归模型的类型回归模型的类型7-17统计学统计学
9、STATISTICSSTATISTICS(三)回归分析与相关分析的区别(三)回归分析与相关分析的区别1.相相关关分分析析主主要要是是描描述述两两个个变变量量之之间间线线性性关关系系的的密密切切程程度度;回回归归分分析析不不仅仅可可以以揭揭示示变变量量 之之间间的的一一般般数数量量变变动动关关系系,还还可可以以由由回回归归方方程程进进行行预预测测和和控制控制 。2.相相关关分分析析中中,变变量量 x x 变变量量 y y 处处于于平平等等的的地地位位;回回归归分分析析中中,变变量量 y y 称称为为因因变变量量,处处在在被被解解释释的的地地位,位,x x 称为自变量,用于预测因变量的变化称为自变
10、量,用于预测因变量的变化3.相相关关分分析析中中所所涉涉及及的的变变量量 x x 和和 y y 都都是是随随机机变变量量;回回归归分分析析中中,因因变变量量 y y 是是随随机机变变量量,自自变变量量 x x 可可以是随机变量,也可以是非随机的确定变量以是随机变量,也可以是非随机的确定变量7-18统计学统计学STATISTICSSTATISTICS第二节相关分析第二节相关分析7-19统计学统计学STATISTICSSTATISTICS一、相关表和相关图一、相关表和相关图7-20统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关表与相关图相关表与相关图(概念要点)(概念要点)1 1、相关表
11、和相关图是研究相关关系的直观工具。相关表和相关图是研究相关关系的直观工具。相关表和相关图是研究相关关系的直观工具。相关表和相关图是研究相关关系的直观工具。一般在进一般在进一般在进一般在进行详细的定量分析之前,可以利用它们对现象之间存在行详细的定量分析之前,可以利用它们对现象之间存在行详细的定量分析之前,可以利用它们对现象之间存在行详细的定量分析之前,可以利用它们对现象之间存在的相关关系的方向、形式和密切程度做大致的判断。的相关关系的方向、形式和密切程度做大致的判断。的相关关系的方向、形式和密切程度做大致的判断。的相关关系的方向、形式和密切程度做大致的判断。2 2、相关表相关表相关表相关表是一种
12、反映变量之间相关关系的统计表。它是将是一种反映变量之间相关关系的统计表。它是将是一种反映变量之间相关关系的统计表。它是将是一种反映变量之间相关关系的统计表。它是将某一变量按其取值的大小排列,然后再将与其相关的另某一变量按其取值的大小排列,然后再将与其相关的另某一变量按其取值的大小排列,然后再将与其相关的另某一变量按其取值的大小排列,然后再将与其相关的另一变量的对应值平行排列,便可得到简单的相关表。一变量的对应值平行排列,便可得到简单的相关表。一变量的对应值平行排列,便可得到简单的相关表。一变量的对应值平行排列,便可得到简单的相关表。3 3、相关图又称散点图相关图又称散点图相关图又称散点图相关图
13、又称散点图。它是以直角坐标系的横轴代表变量。它是以直角坐标系的横轴代表变量。它是以直角坐标系的横轴代表变量。它是以直角坐标系的横轴代表变量X X,纵轴代表,纵轴代表,纵轴代表,纵轴代表Y Y,将两个变量间相应的变量值用坐标点,将两个变量间相应的变量值用坐标点,将两个变量间相应的变量值用坐标点,将两个变量间相应的变量值用坐标点的形式描绘出来,用来反应量变量之间相关关系的图形的形式描绘出来,用来反应量变量之间相关关系的图形的形式描绘出来,用来反应量变量之间相关关系的图形的形式描绘出来,用来反应量变量之间相关关系的图形。7-21统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关表相关表(举例分
14、析)(举例分析)家庭编号家庭编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010可支配收入可支配收入 2525 1818 6060 45456262 8888 9292 999975759898可支配收入可支配收入 1818 2525 4545 60606262 7575 8888 929298989999 居民收入和消费的原始资料 计量单位:百元 居民消费和收入相关表 计量单位:百元消费支出消费支出2020 1515 4040 30304242 6060 6565 707053537878消费支出消费支出1515 2020 3030 40404242 5353 6060 656
15、5787870707-22统计学统计学STATISTICSSTATISTICS散点图散点图(例题分析例题分析)【例例例例】一一家家大大型型商商业业银银行行在在多多个个地地区区设设有有分分行行,其其业业务务主主要要是是进进行行基基础础设设施施建建设设、国国家家重重点点项项目目建建设设、固固定定资资产产投投资资等等项项目目的的贷贷款款。近近年年来来,该该银银行行的的贷贷款款额额平平稳稳增增长长,但但不不良良贷贷款款额额也也有有较较大大比比例例的的增增长长,这这给给银银行行业业务务的的发发展展带带来来较较大大压压力力。为为弄弄清清楚楚不不良良贷贷款款形形成成的的原原因因,希希望望利利用用银银行行业业
16、务务的的有有关关数数据据做做些些定定量量分分析析,以以便便找找出出控控制制不不良良贷贷款款的的办办法法。下下面面是是该该银银行行所所属属的的2525家分行家分行20022002年的有关业务数据年的有关业务数据 7-23统计学统计学STATISTICSSTATISTICS散点图散点图(例题分析例题分析)7-24统计学统计学STATISTICSSTATISTICS散点图散点图(例题分析例题分析)7-25统计学统计学STATISTICSSTATISTICS二、相关系数及其检验二、相关系数及其检验7-26统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关系数相关系数(correlation co
17、efficient)1.对变量之间关系密切程度的测度值(指标)2.对两两个个变变量量之间线性相关程度的度量称为单单相相关系数关系数3.若相关系数是根据总体全部数据计算的,称为总体相关系数,记为 ,若是根据样本数据计算的,则称为样本相关系数,记为 r 7-27统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关系数相关系数 (计算公式计算公式)样本相关系数的计算公式或化简为7-28统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关系数相关系数(取值及其意义取值及其意义)1.r r 的取值范围的取值范围是是 -1,1-1,12.|r r|=|=1 1,为完全相关为完全相关n nr r=1
18、 1,为为完全正相关完全正相关n nr r=-1-1,为完全负正相关为完全负正相关3.r r=0=0,不存在不存在线性线性线性线性相关相关关系关系4.-1-1 r r 0 0,为为负相关负相关5.0 0 t t,拒绝拒绝H H0 0 若若 t t =7.5344t t(25-2)=2.0687(25-2)=2.0687,拒拒绝绝H H0 0,不不良良贷贷款与贷款余额之间存在着显著的正线性相关关系款与贷款余额之间存在着显著的正线性相关关系 7-38统计学统计学STATISTICSSTATISTICS相关系数的显著性检验相关系数的显著性检验(例题分析例题分析)各相关系数检验的统计量各相关系数检验的
19、统计量7-39统计学统计学STATISTICSSTATISTICS第三节第三节 一元线性回归一元线性回归7-40统计学统计学STATISTICSSTATISTICS一、一元线性回归与函数模型一、一元线性回归与函数模型7-41统计学统计学STATISTICSSTATISTICS一元线性回归函数一元线性回归模型总体样本(一)一元线性回归函数与(一)一元线性回归函数与模型的数学表达式模型的数学表达式 0 0是回归直线在是回归直线在 y y 轴上的截距,是当轴上的截距,是当 x x=0=0 时时 y y 的期望值。的期望值。1 1是是直线的斜率,称为回归系数,表示当直线的斜率,称为回归系数,表示当 x
20、 x 每变动一个单位时,每变动一个单位时,y y 的平均变动值。的平均变动值。7-42统计学统计学STATISTICSSTATISTICSXYX1X2X3X4(二)一元线性回归函数与(二)一元线性回归函数与模型意义的图形解释模型意义的图形解释7-43统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(三)一元线性回归模型的(三)一元线性回归模型的(三)一元线性回归模型的(三)一元线性回归模型的基本假定基本假定基本假定基本假定 1.1.误误差差项项u u是是一一个个期期望望值值为为0 0的的正正态态分分布布随随机机变变量量,即即2.2.对对于所有的于所有的 x x 值,值,u u的方差的方差
21、2 2 都相同,即都相同,即3.3.对对于于一一个个特特定定的的 x x 值值,它它所所对对应应的的u u与与其其他他 x x 值值所所对应的对应的u u不相关。即不相关。即4.4.对对于于一一个个特特定定的的 x x 值值,它它所所对对应应的的 y y 值值与与其其他他 x x 所所对应的对应的 y y 值也不相关值也不相关7-44统计学统计学STATISTICSSTATISTICSXYX1X2X3X4回归模型基本假定的图形解释回归模型基本假定的图形解释7-45统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(四)样本回归方程与总体回归方(四)样本回归方程与总体回归方程的联系与区别程的联
22、系与区别联联系系:样样本本回回归归方方程程与与总总体体回回归归方方程程具具有有相相同同的的形形式式,且且样样本回归模型是作为总体回归模型的估计而存在的。本回归模型是作为总体回归模型的估计而存在的。区别:区别:1 1、总总体体回回归归线线是是未未知知的的,并并且且只只有有一一条条。而而样样本本回回归归线线则则是是根根据据样样本本数数据据拟拟合合的的,每每抽抽取取一一个个样样本本,便便可可以以拟拟合合一一条条回归线。回归线。2 2、总总体体回回归归方方程程中中的的参参数数是是未未知知的的,但但它它是是确确定定的的。而而样样本回归方程中的参数是随机变量,随样本的不同而不同。本回归方程中的参数是随机变
23、量,随样本的不同而不同。3 3、总总体体回回归归模模型型中中的的ui是是(因因变变量量实实际际观观测测值值)Yi与与总总体体回回归归线线之之间间的的纵纵向向距距离离,它它是是不不可可直直接接观观测测的的。而而样样本本回回归归模模型型中中ei是是Yi与与样样本本回回归归线线之之间间的的纵纵向向距距离离,当当根根据据样样本本数数据据拟合出样本回归线之后,可以计算出拟合出样本回归线之后,可以计算出ei的具体数值。的具体数值。7-46统计学统计学STATISTICSSTATISTICS二、模型参数的估计二、模型参数的估计7-47统计学统计学STATISTICSSTATISTICS(一)回归系数的估计(
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