拟合线性回归模型

估计数值响应如何随多个预测变量变化,并检查未解释的变差。

指南 · 基础统计 · 阅读约需 4 分钟

应用命令、工作表标识符和示例数据值保留原文。截图、图表和下载文件均为英文。

示例: 干燥批次用电量

72 个独立批次,包含用电量和三个数值解释变量。

下载示例数据(CSV,英文列名)

此示例与 Help 中使用的示例相同。导入 CSV 文件以按照步骤操作,或在 Help 中使用 Open example in a practice copy 预填输入。

1. 创建工作区

在侧边栏中打开 Basic Statistics,选择 Linear Regression。创建并命名分析,选择 New blank worksheet,然后选择 Create analysis。

2. 导入示例数据

下载上方的 CSV 文件并将其导入工作表。分隔符选择 Comma,小数分隔符选择 Dot,并选中 First row contains column names。

3. 指定输入列

在 Inputs 中,将 electricity_kwh 指定为 Response (Y)。打开 Predictors,依次选择 batch_mass_kg、inlet_moisture_pct 和 ambient_temperature_c。结果分别将它们标记为 X1、X2 和 X3。

4. 设置模型

输入 0.95 至 Confidence level (0–1)。选中 Include intercept 和 Show variance inflation factors (VIF)。保持 Standardize predictors 未选中,以保留输入单位。

Linear Regression: 输入信息,包含示例的列分配和设置
英文 Inputs 界面,展示运行分析前的示例列和设置。 查看原尺寸图片 (在新标签页中打开)

5. 运行分析

选择 Run analysis,然后打开 Results。

6. 解读结果

  1. 明确拟合的响应

    模型使用 72 个独立批次,根据质量、进料含水率和环境温度描述用电量。R² 约为 0.8938。这描述了对这些批次的拟合情况;记录中的关系并不能证明因果关系。

  2. 结合单位阅读系数

    保持其他预测变量不变时,质量每增加 10 kg,与用电量约增加 3.42 kWh 相关。进料含水率每增加一个百分点,对应用电量约增加 2.65 kWh;温度每升高一摄氏度(°C),对应变化约为 −0.753 kWh。三个系数的 95% 区间均不含零。截距对应的所有预测变量均为零的条件不在研究范围内。

  3. 阅读残差图

    残差为实测用电量减去拟合用电量,单位为 kWh。第 49 个观测值比其拟合值低约 11.09 kWh,绝对残差最大。应核查其记录,并观察整个点云是否存在曲线模式或离散程度变化。不要仅凭该点就认定存在错误。

    残差与拟合值(英文图表)
    残差与拟合值(英文图表) 查看原尺寸图表 (在新标签页中打开)
  4. 检查残差尾部

    QQ 图将排序后的残差与正态参考分位位置比较。应观察系统性曲线和异常尾部。残差 Shapiro–Wilk 检验的 p = 0.4018,在 0.05 水平上不拒绝正态性;图形和检验结果都不能证明误差模型成立。此处针对残差,并非原始用电量数值。

    残差 QQ 图(英文图表)
    残差 QQ 图(英文图表) 查看原尺寸图表 (在新标签页中打开)
  5. 检查能否用于新批次

    VIF 约为 1.003–1.045,表明预测变量之间的线性依赖造成的膨胀很小;这并不能证明模型形式正确。预测应限于可比条件:观测质量为 80.1–217.1 kg、进料含水率为 6.05–13.57%、温度为 15.2–27.9°C。若新组合不同于已研究的组合,仅分别处于这些范围内仍不足够。利用预测进行规划之前,应在新批次上验证预测。

更多详情:阅读各结果部分

完整结果表采用六位有效数字,与 Help 中一致。

线性回归拟合

R² 描述拟合所解释的变差;调整 R² 考虑预测变量数量,原始调整 R² 保留采用所述显示约定前的数值。模型 F 和 p 值联合检验预测变量。模型自由度和残差自由度记录可用信息量。其余拟合设置记录置信水平、截距和缩放。这些是研究数据的拟合结果,并非留出数据上的预测表现。

线性回归拟合 · 18 行
统计量数值
R²0.893774
调整 R²0.889088
原始调整 R²0.889088
调整 R² 的约定负值报告为零(验证数据集)
模型 F 值190.715
模型 p 值4.9105e-33
模型自由度(DF)3
残差自由度(DF)68
AIC438.592
BIC447.699
观测数72
保留的预测变量3
参数4
输入行数72
使用的行数72
剔除的行数0
拟合的行数72
预测变量X1, X2, X3
  • 模型在统计上显著。显著的预测变量:X1、X2、X3

回归系数

X1 为批次质量,X2 为进料含水率,X3 为环境温度。β 为估计系数,单位为响应单位/预测变量单位。SE 表示系数的不确定性;t 和 p 值检验系数是否为零;置信区间下限和上限界定其 95% 区间。每个斜率均保持其他预测变量不变。截距假定全部预测变量为零。

回归系数 · 4 行
项β标准误(SE)tp 值置信区间下限置信区间上限
截距28.83485.200515.54465.20972e-718.457339.2122
X10.3424740.014785823.16235.58816e-340.3129690.371979
X22.647860.2787079.500514.24797e-142.091713.20401
X3-0.7529580.161902-4.650690.0000157443-1.07603-0.429887

方差膨胀因子

预测变量标签遵循所选顺序。VIF 衡量与其他预测变量的线性依赖造成的系数方差膨胀。数值接近 1 表明膨胀很小;它们不能验证线性、独立性或未来的预测。

方差膨胀因子 · 3 行
预测变量方差膨胀因子(VIF)
X11.04507
X21.04345
X31.00284

回归 ANOVA

模型表示预测变量拟合的变差;残差表示未解释的变差。SS 为平方和,DF 为自由度,MS 为 SS 除以 DF。F 比较模型均方和残差均方;p 值联合检验预测变量。破折号标识不适用的条目。

回归 ANOVA · 2 行
来源平方和(SS)自由度(DF)均方(MS)Fp 值
模型14032.334677.45190.7154.9105e-33
残差1667.766824.5259——

残差摘要

残差为观测用电量减去拟合用电量,单位为 kWh。均值、标准差、最小值、四分位数、中位数和最大值汇总 72 个研究残差。这些摘要并非新批次的预测区间。

残差摘要 · 7 行
统计量数值
mean-3.75009e-14
sd4.8466
min-11.088
q1-3.95264
中位数0.706102
q33.15057
max10.0148

残差正态性

检验 sw 表示对模型残差进行 Shapiro–Wilk 检验。统计量和 p 值评估作为工作假设的正态误差模型。请结合 QQ 图解读;p 高于 0.05 并不能证明误差服从正态分布。

残差正态性 · 3 行
统计量数值
检验sw
统计量0.982202
p 值0.401846

拟合值与残差

索引按源数据顺序定位已分析的批次。拟合值为模型用电量,单位为 kWh;残差为实测用电量减去拟合用电量,单位为 kWh。全部 72 行均已纳入。正值表示用电量高于其拟合值,负值表示更低。这些拟合值使用的是研究本身的测量值。

拟合值与残差 · 72 行
索引拟合值残差
176.8375-3.81753
2111.443-2.13264
375.72041.14955
473.46563.88444
5100.348-2.22753
695.3359-7.58587
761.83098.55906
8106.667.07966
974.36820.981848
1099.82787.0722
1197.52722.16277
12104.1940.365946
1394.70321.26677
1485.201-6.62098
1579.8409-8.93085
1680.52063.12941
1784.9566-6.02665
1893.71881.90123
1990.0313-3.88125
2094.0478-1.20783
21114.851-6.16149
2292.2695-4.23952
2396.67626.52381
2466.6088-2.5788
2576.9681-3.57805
2690.04411.4559
2795.21152.02854
28108.5187.58219
2988.29189.85815
3077.9431.38699
31112.115-0.604855
3280.9672-0.84725
3393.56371.61629
3475.94646.92363
3581.21733.64274
3667.877-6.48696
3783.18361.18643
3883.2826-4.13263
3962.57751.63248
4077.0167-1.19671
4174.745210.0148
4262.3518-6.91183
4372.1913-6.30129
44103.0864.32423
4577.0182.35204
46106.022-5.8115
47101.4782.57173
4878.49891.67105
4997.358-11.088
5090.0492-0.529165
51104.944-0.953625
5291.57895.68115
5371.25821.67181
5484.72960.430356
55103.353-3.93251
5670.06783.20216
5799.82214.06795
5878.78684.27315
59102.6887.0117
6096.268-7.12799
6189.28494.64514
6271.7717-1.67166
6377.9742.30597
6485.5329-6.52289
6572.9776-0.0575804
66102.704-4.1637
6774.6012-6.77125
68106.379-4.28947
69103.1973.13337
70116.943-4.01301
7168.0824-1.86244
72102.3215.51867

7. 创建报告

保留 Linear regression fit、Regression coefficients、Variance inflation factors、Regression ANOVA、两张残差图、残差摘要及正态性检验,以及 Fitted values and residuals 的每一行。记录预测变量顺序和单位;描述关联,并另行检验未来的预测表现。

在已完成的运行中选择 Add to report 。打开 Choose individual items and advanced options 以选择表格和图表,然后选择 Add to draft。隐藏的项目仍会保留在已保存的分析中。

为报告命名,并添加研究目的和您的解读。选择 Save,查看 Preview,然后使用 Export → Download HTML。以下示例包含全部已选内容,包括超出单屏显示范围的结果。

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