第10章 回归分析
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第二篇时间序列数据的回归分析第10章时间序列数据的基本回归分析10.1 复习笔记考点一:时间序列数据★★1.时间序列数据与横截面数据的区别(1)时间序列数据集是按照时间顺序排列。
(2)时间序列数据与横截面数据被视为随机结果的原因不同。
(3)一个时间序列过程的所有可能的实现集,便相当于横截面分析中的总体。
时间序列数据集的样本容量就是所观察变量的时期数。
2.时间序列模型的主要类型(见表10-1)表10-1 时间序列模型的主要类型考点二:经典假设下OLS的有限样本性质★★★★1.高斯-马尔可夫定理假设(见表10-2)表10-2 高斯-马尔可夫定理假设2.OLS估计量的性质与高斯-马尔可夫定理(见表10-3)表10-3 OLS估计量的性质与高斯-马尔可夫定理3.经典线性模型假定下的推断(1)假定TS.6(正态性)假定误差u t独立于X,且具有独立同分布Normal(0,σ2)。
该假定蕴涵了假定TS.3、TS.4和TS.5,但它更强,因为它还假定了独立性和正态性。
(2)定理10.5(正态抽样分布)在时间序列的CLM假定TS.1~TS.6下,以X为条件,OLS估计量遵循正态分布。
而且,在虚拟假设下,每个t统计量服从t分布,F统计量服从F分布,通常构造的置信区间也是确当的。
定理10.5意味着,当假定TS.1~TS.6成立时,横截面回归估计与推断的全部结论都可以直接应用到时间序列回归中。
这样t统计量可以用来检验个别解释变量的统计显著性,F统计量可以用来检验联合显著性。
考点三:时间序列的应用★★★★★1.函数形式、虚拟变量除了常见的线性函数形式,其他函数形式也可以应用于时间序列中。
最重要的是自然对数,在应用研究中经常出现具有恒定百分比效应的时间序列回归。
虚拟变量也可以应用在时间序列的回归中,如某一期的数据出现系统差别时,可以采用虚拟变量的形式。
2.趋势和季节性(1)描述有趋势的时间序列的方法(见表10-4)表10-4 描述有趋势的时间序列的方法(2)回归中的趋势变量由于某些无法观测的趋势因素可能同时影响被解释变量与解释变量,被解释变量与解释变量均随时间变化而变化,容易得到被解释变量与解释变量之间趋势变量的关系,而非真正的相关关系,导致了伪回归。
回归分析方法
回归分析是统计学中一种重要的数据分析方法,它用于研究自
变量和因变量之间的关系。
回归分析方法可以帮助我们预测和解释
变量之间的关系,从而更好地理解数据的特征和趋势。
在本文中,
我们将介绍回归分析的基本概念、常见的回归模型以及如何进行回
归分析。
首先,回归分析的基本概念包括自变量和因变量。
自变量是研
究者可以控制或观察到的变量,而因变量是研究者希望预测或解释
的变量。
回归分析旨在通过自变量的变化来预测或解释因变量的变化,从而揭示它们之间的关系。
常见的回归模型包括线性回归、多元线性回归、逻辑回归等。
线性回归是最简单的回归模型之一,它假设自变量和因变量之间的
关系是线性的。
多元线性回归则允许多个自变量对因变量产生影响,逻辑回归则用于因变量是二元变量的情况,例如成功与失败、生存
与死亡等。
进行回归分析时,我们需要收集数据、建立模型、进行拟合和
检验模型的拟合优度。
在收集数据时,我们需要确保数据的质量和
完整性,避免因为数据缺失或异常值而影响分析结果。
建立模型时,我们需要选择合适的自变量和因变量,并根据实际情况选择合适的
回归模型。
进行拟合和检验模型的拟合优度时,我们需要根据实际
情况选择合适的统计指标和方法,例如残差分析、R方值等。
总之,回归分析方法是一种重要的数据分析方法,它可以帮助
我们预测和解释变量之间的关系。
通过本文的介绍,相信读者对回
归分析有了更深入的了解,希望能够在实际工作中灵活运用回归分
析方法,为决策提供更可靠的依据。
第10章 含定性变量的回归模型10.1 一个学生使用含有季节定性自变量的回归模型,对春夏秋冬四个季节引入4个0-1型自变量,用SPSS 软件计算的结果中总是自动删除了其中的一个自变量,他为此感到困惑不解。
出现这种情况的原因是什么? 答:假如这个含有季节定性自变量的回归模型为:其中含有k 个定量变量,记为x i 。
对春夏秋冬四个季节引入4个0-1型自变量,记为D i ,只取了6个观测值,其中春季与夏季取了两次,秋、冬各取到一次观测值,则样本设计矩阵为:显然,(X,D)中的第1列可表示成后4列的线性组合,从而(X,D)不满秩,参数无法唯一求出。
这就是所谓的“虚拟变量陷井”,应避免。
当某自变量x j 对其余p-1个自变量的复判定系数2j R 超过一定界限时,SPSS 软件将拒绝这个自变量x j 进入回归模型。
称Tol j =1-2j R 为自变量x j 的容忍度(Tolerance ),SPSS 软件的默认容忍度为0.0001。
也就是说,当2j R >0.9999时,自变量x j 将被自动拒绝在回归方程之外,除非我们修改容忍度的默认值。
而在这个模型中出现了完全共线性,所以SPSS 软件计算的结果中总是自动删除了其中的一个定性自变量。
10.2对自变量中含有定性变量的问题,为什么不对同一属性分别建立回归模型,而采取设虚拟变量的方法建立回归模型?答:原因有两个,以例10.1说明。
一是因为模型假设对每类家庭具有相同的斜率和误差方差,把两类家庭放在一起可以对公共斜率做出最佳估计;二是对于其tt t t kt k t t D D D X X Y μαααβββ++++++=332211110 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=000110010110001010010010100011)(616515414313212111k k k k k k X X X X X X X X X X X XD X,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=k βββ 10β⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=4321ααααα他统计推断,用一个带有虚拟变量的回归模型来进行也会更加准确,这是均方误差的自由度更多。
第10章时间序列数据的基本回归分析10.1复习笔记一、时间序列数据的性质时间序列数据与横截面数据的区别:(1)时间序列数据集是按照时间顺序排列。
(2)时间序列数据与横截面数据被视为随机结果的原因不同。
①横截面数据应该被视为随机结果,因为从总体中抽取不同的样本,通常会得到自变量和因变量的不同取值。
因此,通过不同的随机样本计算出来的OLS估计值通常也有所不同,这就是OLS统计量是随机变量的原因。
②经济时间序列满足作为随机变量是因为其结果无法事先预知,因此可以被视为随机变量。
一个标有时间脚标的随机变量序列被称为一个随机过程或时间序列过程。
搜集到一个时间序列数据集时,便得到该随机过程的一个可能结果或实现。
因为不能让时间倒转重新开始这个过程,所以只能看到一个实现。
如果特定历史条件有所不同,通常会得到这个随机过程的另一种不同的实现,这正是时间序列数据被看成随机变量之结果的原因。
(3)一个时间序列过程的所有可能的实现集,便相当于横截面分析中的总体。
时间序列数据集的样本容量就是所观察变量的时期数。
二、时间序列回归模型的例子1.静态模型假使有两个变量的时间序列数据,并对y t和z t标注相同的时期。
把y和z联系起来的一个静态模型(staticmodel)为:10 1 2 t t t y z u t nββ=++=⋯,,,,“静态模型”的名称来源于正在模型化y 和z 同期关系的事实。
若认为z 在时间t 的一个变化对y 有影响,即1t t y z β∆=∆,那么可以将y 和z 设定为一个静态模型。
一个静态模型的例子是静态菲利普斯曲线。
在一个静态回归模型中也可以有几个解释变量。
2.有限分布滞后模型(1)有限分布滞后模型有限分布滞后模型(finitedistributedlagmodel,FDL)是指一个或多个变量对y 的影响有一定时滞的模型。
考察如下模型:001122t t t t ty z z z u αδδδ--=++++它是一个二阶FDL。
回归分析教学大纲概述本书主要内容、特点及全书章节主要标题并附教学大纲本书基于归纳演绎的认知规律,把握统计理论的掌握能力和统计理论的应用能力的平衡,依据认知规律安排教材各章节内容。
教材不仅阐述了回归分析的基本理论和具体的应用技术,还按照认知规律适当拓宽学生思维,介绍了伴前沿回归方法。
教材采用了引例、解题思路、解题模型、概念、案例、习题、统计软件七要素合一的教材内容安排模式,有助于培养学生的统计思维与统计能力。
全书共分14章,包括绪论、一元线性回归、多元线性回归、模型诊断、自变量的问题、误差的问题、模型选择、收缩方法、非线性回归、广义线性模型、非参数回归、机器学习的回归模型、人工神经网络以及缺失数据等内容。
第1章对回归分析的研究内容和建模过程给出综述性介绍;第2章和第3章详细介绍了一元和多元线性回归的参数估计、显著性检验及其应用;第4章介绍了回归模型的诊断,对违背回归模型基本假设的误差和观测的各种问题给出了处理方法;第5章介绍了回归建模中自变量可能存在的问题及处理方法,包括自变量的误差、尺度变化以及共线性问题;第6章介绍了回归建模中误差可能存在的问题及处理方法,包括广义最小二乘估计、加权最小二乘估计;第7章介绍了模型选择方法,包括基于检验的方法、基于标准的方法;第8章介绍了模型估计的收缩方法,包括岭回归、lasso、自适应lasso、主成分法、偏最小二乘法;第9章介绍了非线性回归,包括因变量、自变量的变换以及多项式回归、分段回归、内在的非线性回归等方法;第10章介绍了广义线性模型,包括logistic回归、Softmax回归、泊松回归等;第11章介绍了非参数回归的方法,包括核估计、局部回归、样条、小波、非参数多元回归、加法模型等方法;第12章介绍了机器学习中可用于回归问题的方法,包括决策树、随机森林、AdaBoost模型等;第13章介绍了人工神经网络在回归分析中的应用;第14章介绍了常见的数据缺失问题及处理方法,包括删除、单一插补、多重插补等。
第10章时间序列数据的基本回归分析时间序列数据是指按时间顺序排列的一系列观测值,具有时间依赖性的特点。
在时间序列数据中,我们通常会面临许多问题,如预测未来的走势、分析变量间的关系等。
回归分析是一种用来建立变量间关系的统计方法,因此在时间序列数据中,同样可以使用回归分析方法来建立变量间的关系模型。
在进行时间序列数据的基本回归分析时,我们首先需要确定一个主要的解释变量(自变量)和一个被解释变量(因变量)。
主要的解释变量用来解释被解释变量的变化,从而确定它们之间的关系。
然后,我们需要对数据进行可视化和统计分析,以了解数据的特征和趋势。
首先,我们可以使用时间序列图来可视化数据的变化趋势。
时间序列图是一种按照时间顺序展示数据的图表,通过观察时间序列图,我们可以判断数据是否存在趋势、季节性或周期性等特征。
如果数据存在明显的趋势,我们可以使用线性回归模型来建立变量间的关系。
如果数据存在明显的季节性或周期性,我们可以使用季节性模型或周期模型来建立变量间的关系。
此外,我们还可以通过自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)来判断数据是否存在自相关性。
然后,我们可以使用普通最小二乘法(OLS)来估计回归模型的参数。
OLS是一种通过最小化观测值与模型估计值之间的差异来估计参数的方法。
对于时间序列数据,我们需要进行数据的平稳化处理,以确保模型的有效性。
常见的平稳化方法包括差分法和对数变换法。
通过平稳化处理后,我们可以得到平稳时间序列数据,然后应用OLS方法来估计模型的参数。
最后,我们可以使用统计检验来评估回归模型的拟合程度和显著性。
常见的统计检验包括F检验和t检验。
F检验用来评估模型的整体显著性,而t检验用来评估模型的各个参数的显著性。
如果模型的F检验和t检验显著,则说明回归模型能够很好地解释因变量的变化,并且模型参数是统计显著的。
总结起来,时间序列数据的基本回归分析包括确定主要的解释变量和被解释变量、可视化和统计分析数据、估计回归模型的参数、以及评估模型的拟合程度和显著性。
第八章相关与回归分析一、本章重点1.相关系数的概念及相关系数的种类。
事物之间的依存关系,能够分为函数关系和相关关系。
相关关系又有单向因果关系和互为因果关系;单相关和复相关;线性相关和非线性相关;不相关、不完全相关和完全相关;正相关和负相关等类型。
2.相关分析,着重掌握如何画相关表、相关图,如何测定相关系数、测定系数和进行相关系数的推断。
相关表和相关图是变量间相关关系的生动表示,对于未分组资料和分组资料计算相关系数的方式是不同的,一元线性回归中相关系数和测定系数有着紧密的关系,取得样本相关系数后还要对整体相关系数进行科学推断。
3.回归分析,着重掌握一元回归的大体原理方式,一元回归是线性回归的基础,多元线性回归和非线性回归都是以此为基础的。
用最小平方式估量回归参数,回归参数的性质和显著性査验,随机项方差的估量,回归方程的显菁性査验, 利用回归方程进行预测是回归分析的主要内容。
4.应用相关与回归分析应注意的问题。
相关与回归分析都有它们的应用范围,必需明白在什么情形下能用,什么情形下不能用。
相关分析和回归分析必需以定性分析为前提,不然可能会闹岀笑话,在进行预测时选取的样本要尽可能分散,以减少预测误差,在进行预测时只有在现有条件不变的情形下才能进行,若是条件发生了转变,原来的方程也就失去了效用。
二、难点释疑本章难点在于计算公式多,不容易记忆,所以更要注重计算的练习。
为了辜握大体计算的内容,最少应认真理解书上的例题,做完本指导书上的全数计算题。
初学者可能会感到本章公式多且复杂,难于记忆,其实只要抓住Lxx、Lxy. Lyy 这三个记号,记住它们的展开式,几个主要的公式就不难记忆了。
若是能自己把这些公式推证一下,弄清其关系,那就更易记住了。
三、练习题(一)填空题1事物之间的依存关系,按照其彼此依存和制约的程度不同,能够分为()和()两种。
2.相关关系按相关关系的情形可分为()和();按自变量的多少分()和();按相关的表现形式分()和();按相关关系的紧密程度分()、()和();按相关关系的方向分()。