- •Множественный регрессионный анализ
- •210100 Электроника и наноэлектроника
- •1. Теоретические сведения
- •1.1 Предпосылки для выполнения множественного регрессионного анализа
- •1.2 Переход к новому базису
- •1.3 Нормирование переменных уравнения регрессии
- •1.4 Расчёт коэффициентов нормированного уравнения регрессии методом наименьших квадратов
- •1.5 Оценка значимости коэффициентов нормированного уравнения регрессии
- •1.6 Расчёт абсолютных коэффициентов уравнения регрессии
- •1.7 Статистическая оценка результатов множественного регрессионного анализа
- •2. Практические упражнения
2. Практические упражнения
Выполнение практических занятий по приведённому материалу осуществляется в компьютерном классе при помощи приложения MS Excell. Данное приложение предлагает средний уровень автоматизации расчётов, что позволяет свести к минимуму рутинные расчётные операции, обеспечивая при этом ручное выполнение основных операций.
На практические занятия каждому студенту выдаётся два текстовых файла с исходными данными эксперимента: №вар_mra.txt и №вар_lin_mra.txt. Структуры данных в файлах приведены в таблицах 3 и 4 соответственно.
Таблица 3 – Формат данных файла №вар_mka.txt
|
x1 |
||||||
x11 |
x12 |
… |
x1i |
… |
x1n |
||
x2 |
x21 |
y111 y112 … y11k … y11K |
y211 y212 … y21k … y21K |
… |
yi11 yi12 … yi1k … yi1K |
… |
yn11 yn12 … yn1k … yn1K |
x22 |
y121 y122 … y12k … y12K |
y221 y222 … y22k … y22K |
… |
yi21 yi22 … yi2k … yi2K |
… |
yn21 yn22 … yn2k … yn2K |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
x2j |
y1j1 y1j2 … y1jk … y1jK |
y2j1 y2j2 … y2jk … y2jK |
… |
yij1 yij2 … yijk … yijK |
… |
ynj1 ynj2 … ynjk … ynjK |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
x2h |
y1h1 y1h2 … y1hk … y1hK |
y2h1 y2h2 … y2hk … y2hK |
… |
yih1 yih2 … yihk … yihK |
… |
ynh1 ynh2 … ynhk … ynhK |
|
Таблица 4 – Формат файла №вар_lin_mka.txt
x1 |
x2 |
y |
|||||
x11 |
x21 |
y111 |
y112 |
… |
y11k |
… |
y11K |
x11 |
x22 |
y121 |
y122 |
… |
y12k |
… |
y12K |
x11 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x11 |
x2j |
y1j1 |
y1j2 |
… |
y1jk |
… |
y1jK |
x11 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x11 |
x2h |
y1h1 |
y1h2 |
… |
y1hk |
… |
y1hK |
x12 |
x21 |
y211 |
y212 |
… |
y21k |
… |
y21K |
x12 |
x22 |
y221 |
y222 |
… |
y22k |
… |
y22K |
x12 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x12 |
x2j |
y2j1 |
y2j2 |
… |
y2jk |
… |
y2jK |
x12 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x12 |
x2h |
y2h1 |
y2h2 |
… |
y2hk |
… |
y2hK |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i |
x21 |
yi11 |
yi12 |
… |
yi1k |
… |
yi1K |
x1i |
x22 |
yi21 |
yi22 |
… |
yi2k |
… |
yi2K |
x1i |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i |
x2j |
yij1 |
yij2 |
… |
yijk |
… |
yijK |
x1i |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i |
x2h |
yih1 |
yih2 |
… |
yihk |
… |
yihK |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n |
x21 |
yn11 |
yn12 |
… |
yn1k |
… |
yn1K |
x1n |
x22 |
yn21 |
yn22 |
… |
yn2k |
… |
yn2K |
x1n |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n |
x2j |
ynj1 |
ynj2 |
… |
ynjk |
… |
ynjK |
x1n |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n |
x2h |
ynh1 |
ynh2 |
… |
ynhk |
… |
ynhK |
Структура эксперимента соответствует рисунку 1, а вектор входных параметров содержит две переменные: x1 и x2.
Необходимо определить коэффициенты уравнения регрессии второго порядка вида:
. 2828\* MERGEFORMAT ()
Для этого:
По данным файла №вар_lin_mra.txt составить таблицу 5, аналогичную таблице 2, для уравнения регрессии (28).
Для данных таблицы 5 по выражениям (12,13) составить матрицы A и K. При составлении матриц рекомендуется использовать функцию КОРРЕЛ(
..
;
..
).
Таблица 5 – Группирование данных файла №вар_lin_mra.txt
|
|
|
|
|
|
|
|
x11∙x11 |
x21∙x21 |
x11∙x11∙x21 |
x11∙x21∙x21 |
x11∙x21 |
x11 |
x21 |
|
x11∙x11 |
x22∙x22 |
x11∙x11∙x22 |
x11∙x22∙x22 |
x11∙x22 |
x11 |
x22 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
x11 |
… |
|
x11∙x11 |
x2j∙x2j |
x11∙x11∙ x2j |
x11∙x2j∙x2j |
x11∙x2j |
x11 |
x2j |
|
… |
… |
… |
… |
… |
x11 |
… |
… |
x11∙x11 |
x2h∙x2h |
x11∙x11∙x2h |
x11∙x2h∙x2h |
x11∙x2h |
x11 |
x2h |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i∙x1i |
x21∙x21 |
x1i∙x1i∙x21 |
x1i∙x21∙x21 |
x1i∙x21 |
x1i |
x21 |
… |
x1i∙x1i |
x22∙x22 |
x1i∙x1i∙x22 |
x1i∙x22∙x22 |
x1i∙x22 |
x1i |
x22 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i |
… |
… |
x1i∙x1i |
x2j∙x2j |
x1i∙x1i∙x2j |
x1i∙x2j∙x2j |
x1i∙x2j |
x1i |
x2j |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1i |
… |
… |
x1i∙x1i |
x2h∙x2h |
x1i∙x1i∙x2h |
x1i∙x2h∙x2h |
x1i∙x2h |
x1i |
x2h |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n∙x1n |
x21∙x21 |
x1n∙x1n∙x21 |
x1n∙x21∙x21 |
x1n∙x21 |
x1n |
x21 |
… |
x1n∙x1n |
x22∙x22 |
x1n∙x1n |
x1n∙x22∙x22 |
x1n∙x22 |
x1n |
x22 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n |
… |
… |
x1n∙x1n |
x2j∙x2j |
x1n∙x1n |
x1n∙x2j∙x2j |
x1n∙x2j |
x1n |
x2j |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
x1n |
… |
|
x1n∙x1n |
x2h∙x2h |
x1n∙x1n |
x1n∙x2h∙x2h |
x1n∙x2h |
x1n |
x2h |
|
Рассчитать коэффициенты матрицы B. Для этого рекомендуется воспользоваться функциями МОБР(K), возвращающей матрицу K-1, обратную матрице К, и МУМНОЖ(K-1, А), возвращающей матрицу произведения матриц K-1 и А.
ПРИМЕЧАНИЕ! Функции МОБР() и МУМНОЖ() используются в матричном виде. Для правильной работы функции МОБР() необходимо ввести формулу в ячейку листа, нажать Enter, затем, начиная с ячейки, в которой введена формула МОБР(), выделить диапазон ячеек, размером, соответствующем размеру матрицы K. После выделения нажать клавишу F2, а потом одновременно нажать комбинацию Ctrl+Shift+Enter. Функция МУМНОЖ() используется аналогично.
Выполнить проверку коэффициентов нормированного уравнения регрессии на значимость. Для этого:
Рассчитать оценку множественного коэффициента корреляции R по выражению (18).
По выражению (17) рассчитать дисперсии коэффициентов нормированного уравнения регрессии.
Вычислить эмпирические значения t-статистики для каждого коэффициента βm по выражению (16).
Определить при помощи функции СТЬЮДРАСПОБР() значение квантиля распределния Стьюдента tКР.
выполнить проверку условия (19) для каждого коэффициента βm.
Исключить незначимые слагаемые из уравнения регрессии (28) и пересчитать коэффициенты при оставшихся.
Выполнить проверку работоспособности полученной регрессионной модели. Для этого:
Проверить выполнения условия R > 0,8.
Определить коэффициенты A0..Am результирующего уравнения регрессии и найти для каждой строки таблицы 5 соответствующее значение . Рассчитанные значения занести в таблицу 5.
Рассчитать дисперсию воспроизводимости по выражениям (22-24) и данным таблицы 4.
Рассчитать остаточную дисперсию по выражению (25) и данным таблицы 5.
Вычислить эмпирическое значение F-статистики по выражению (26) и проверить условие (27). Критическое значение FКР определить при помощи функции FРАСПОБР().
Составить отчёт о результатах анализа.
ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Лукьянов С.И. Основы инженерного эксперимента [Текст] : учеб.пособ. / МГТУ. - Магнитогорск, 2006. - 94с. : ил.
Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа [Электронный ресурс]: Учебник. Часть 1. 9-е изд.,стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2008. — 448 с.: ил. (Учебники для вузов. Специальная литература). Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=410. ISBN 978-5-9511-0010-8 (Общий) ISBN 978-5-8114-0190-1 (Ч. 1).
Мойсюк Б.Н. / Основы теории планирования эксперимента: Учебное пособие // М.: Издательство МЭИ, 2005. – 464 с.
