Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Уч.пос. Мат. мет. 1.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

8. Регрессия

После установления наличия корреляционной связи между двумя явлениями (признаками), следует выявить закономерность количественного изменения одного из признаков (функция) при изменении другого (аргумент). Такая закономерность необходима для прогноза изучаемого явления и выяснения его критических точек. Для этого изучаемую связь необходимо выразить аналитически в виде уравнения регрессии и графически – с вычислением точек кривой по установленному уравнению. При решении этих вопросов существенно снижается трудоемкость расчетов, путем преобразования исходных данных таким образом, чтобы их величины приближались, по возможности, к первому порядку. Для этого исходные данные делятся на одно и то же число, или вычисляется из них среднее или начальное значение, а также принимаются другие единицы измерения.

8.1. Уравнение прямой линии

Уравнение прямой линии является наиболее простым для расчета способом. На примере зависимости 1000 зерен от продолжительности вегетационного периода у сортов ячменя приведем способ вычисления уравнения прямой линии, которое в общей форме имеет вид: где у, - теоретические значения функции или зависимой переменной; х – аргумент или независимая переменная; а0, а1 - коэффициенты уравнения, имеющие различные значения в зависимости от специфики изучаемого явления; у –эмпирические значения зависимой переменной (табл.17).

Таблица 17

К вычислению уравнения прямой линии

Продолжит. вегетации (х)

Масса 1000 зерен (у)

х2

ух

y,

y,-y

(y,-y)2

1

2

3

4

5

6

7

90

47,50

8100

4275,00

48,3399

0,84

0,7056

85

46,75

7225

3973,75

46,8004

0,05

0,0025

80

45,75

6400

3660,00

45,2609

-0,49

0,2401

75

42,85

5625

3213,75

43,7214

0,87

0,7569

70

44,76

4900

3133,20

42,1819

-2,58

6,6564

65

41,44

4225

2693,60

40,6424

-0,80

0,6400

60

37,00

3600

2220,00

39,1029

2,10

4,4100

525

306,05

40075

23169,30

306,0498

-0,01

13,4115

Для дальнейших исследований необходимо определить величины коэффициентов а0 и а1. Для определения коэффициентов уравнений теоретических линий регрессии существует несколько способов. Самый точный из них это метод наименьших квадратов. Произведем вычисление коэффициентов методом наименьших квадратов.

1. В качестве исходных данных служат точки эмпирической линии регрессии, если функция и аргумент представлены взвешенными рядами. Если же выборки у и х, представлены не взвешенными рядами, то для расчета коэффициентов берутся непосредственно варианты рядов, без вычисления эмпирической линии регрессии. Требующиеся нам значения эмпирической линии регрессии х/у подсчитаны и отражены в табл. 18

Таблица 18

Вегетация в днях и масса 1000 семян в г у 214 сортов ячменя

Масса 1000 семян (у)

Продолжительность вегетации (х)

Границы

класса

57,5-62,4

62,5-67,4

67,5-72,4

72,5-77,4

77,5-82,4

82,5-87,4

87,5-87,4

fy

х/у

Середина

класса

60

65

70

75

80

85

90

55-61

58

1

2

3

7

1

14

76,8

49-54,9

52

5

8

10

11

2

2

38

75,4

43-48,9

46

7

10

17

33

3

1

71

76,3

37-42,9

40

1

8

9

20

18

1

1

58

74,6

31-36,9

34

1

4

5

10

5

1

26

73,3

25-30,9

28

3

3

6

70,0

19-24,9

22

1

1

65,0

fx

2

29

34

63

74

8

4

N=214

у/х

37,0

41,4

44,8

42,9

45,8

46,8

47,5

2. В табл. 17 в столбцах 1 и 2 приведены значения ряда х и у/х из табл. 17. В столбцах 3 и 4 производятся действия, суть которых ясна из заголовков столбцов.

3. Суммы, полученные в итоге (столбцы 1-4), представляем в систему двух нормальных уравнений: (1) а0N +a1∑y= ∑y, (2) а0∑x +a1∑x2= ∑xy,

получаем: (1) 7а0 +525a1 = 306,05, (2) 525 а0 + 40075a1= 23169,3.

4.Значения а0 и а1 находим из уравнений следующим образом. Делим число при а0 во втором уравнении на число при а0 в первом уравнении: 525: 7 =75; умножаем все члены первого уравнения на 75; вычитаем из второго уравнения первое:

525а0+40075а1=23169,3

-

525а0+39375а1=22953,75

700а1=215,55, откуда а1 =0,3079. Подставляя найденное значение а1 в первое уравнение, находим: а0 = (306,05- 525 х 0,3079)/7 = 20,6289.

Уравнение получает следующие коэффициенты: у, = 20,6289 + 0,3079х или округленно: у, = 20,63 + 0,31х.

5. В столбце 5 вычислены значения массы 1000 семян у, при различной продолжительности вегетации (х). В столбце 6 приводится разница между теоретическими и фактическими значениями массы семян.

Ошибка уравнения прямолинейной или криволинейной регрессии вычисляется по формуле:

или по формуле:

где myx -ошибка уравнения регрессии; у- эмпирическое значение функции; у, - теоретическое значение функции; N- число точек эмпирической линии регрессии; - сигма ряда функции (у); - корреляционное отношение, вместо которого подставляем rxy при прямолинейной регрессии; n- число коэффициентов уравнения, включая свободный член.

г. Таким образом, массу семян (в г, у) у ячменя можно определить, зная продолжительность их созревания (в днях, х) по формуле у =20,63 +0,31 х, с ошибкой ± 1,6 г. Точки пересечения с осями ординат и абсцисс равны соответственно: у = а0, х = - (а0/а1), здесь у = 20,63; х = - (20,63/ 0,31) = - 66,5.

Коэффициент а1- основной параметр уравнения прямой линии, степень его достоверности отражает также и наличие или отсутствие корреляционной связи между признаками. Поэтому рекомендуется оценивать достоверность отличия найденного коэффициента а1 от нуля по формуле , где t – величина критерия Стьюдента, сравниваемая с критической по таблице при числе степеней свободы ; если вычисленная величина меньше табличного значения, то связь между х и у и значение а1 достоверны, а если вычисленная будет больше табличной величины, то связь данных признаков и значение а1- недостоверны; а1 – коэффициент при аргументе в уравнении прямой линии; - среднее квадратическое отклонение ряда аргумента; myx - ошибка уравнения по формуле N выборки. Для нашего примера =10,802, остальные величины известны, подставив их в формулу

, получим: По таблице значение критерия при числе степеней свободы: и 99% доверительном уровне меньше вычисленного: 4,032<5. Следовательно, корреляция между х и у действительно существует, и величина коэффициента пропорциональности данной линии регрессии а1 достоверно отличается от нуля. Достоверность отличия от нуля коэффициента а0 можно оценить по формуле , где t-величина критерия Стьюдента, сравниваемая с табличной, при числе степеней свободы ; а0 - величина свободного члена в уравнении прямой линии; N - объем выборки; средняя арифметическая и сигма ряда х.

Полученная величина критерия больше табличной: 4,4 > 4,032 при пяти степенях свободы и 99% доверительном уровне, поэтому считаем достоверной величину коэффициента а0.

Для вычисления коэффициентов уравнения прямой линии коэффициенты а0 и а1 можно найти также применяя формулы:

Рассмотрим пример вычисления коэффициентов уравнения прямой линии для вариационных рядов продолжительности вегетации и массы семян у сортов ячменя по приведенным формулам (Табл.19).

Таблица 19