多元線性迴歸計算器
以一個或多個預測變數擬合普通最小平方法模型,取得係數、方程式與判定係數。
多元線性迴歸計算器
將 Y 輸入為一份清單;X 每列對應一筆觀測,預測變數值以逗號分隔。
關於多元線性迴歸
多元線性迴歸將數值型結果表示為兩個或更多解釋變數的線性組合。擬合方程式包含一個截距,以及每個預測變數對應的一個係數。各係數估計的是:其他納入模型的預測變數保持不變時,該預測變數增加一個單位所造成的依變數變化量。本計算器採用普通最小平方法,也就是選取使殘差平方和最小的係數之標準方法。
資料必須依觀測排列。將依變數值輸入為有序清單。在自變數欄位中,每列輸入一筆相對應的觀測,各預測變數欄以逗號分隔。若 Y 有五筆觀測,X 就必須有五列。第一個 Y 值對應 X 的第一列,依此類推。資料錯位可能產生數學上有效、實際上卻毫無意義的模型,因此請保留原始列順序。
截距是所有預測變數皆為零時 Y 的預測值。這種解釋是否有用,取決於零是否具備實際意義且位於預測變數的觀測範圍內。在其他變數固定的條件下,正係數表示預測變數增加時預測 Y 也增加;負係數則相反。係數取決於測量單位,因此改變預測變數的尺度會改變係數數值,但不會改變擬合預測值。
判定係數衡量的是:相較於只以平均值預測,擬合模型解釋了 Y 變異的多少比例。對含有截距的模型而言,通常介於零與一之間。判定係數為一表示擬合值完全重現所有觀測結果;為零則表示模型解釋的變異不比平均值更多。數值高並不能確立因果關係、保證預測有用,或證明模型假設成立。
普通最小平方法用於統計推論時有重要條件:關係應大致呈線性、觀測應具備適當獨立性、殘差變異數應穩定,且預測變數不能是彼此的精確線性組合。嚴重的多重共線性可能使個別係數不穩定,即使預測看似準確。本計算器會拒絕奇異設計矩陣,因為完全冗餘的預測變數無法求出唯一係數。
觀測筆數也必須多於擬合係數個數,包括截距。含兩個預測變數的模型需估計三個係數,因此本計算器至少需要四列資料。實務分析通常需要多得多的資料。做出重要決策前,應檢視殘差圖、具影響力的觀測點、不確定性區間、調整後判定係數與樣本外表現。方程式與判定係數是有用的初步摘要,並非完整的迴歸診斷。
多元迴歸範例
以下範例展示精確的線性關係與實務解讀方式。
| 資料 | 結果 | 說明 |
|---|---|---|
| Y: 3,5,7,9; X1: 1,2,3,4 | Y = 1 + 2X1; 判定係數 1 | X1 每增加一個單位,Y 恰好增加二。 |
| Y: 6,9,8,11,12; X 列: (0,0),(1,0),(0,1),(1,1),(2,0) | Y = 6 + 3X1 + 2X2; 判定係數 1 | 可由五筆觀測還原兩個預測變數的效果。 |
| Y: 5,8,11,14; X1: 0,1,2,3 | Y = 5 + 3X1; 判定係數 1 | 截距為五,預測變數每增加一個單位,Y 增加三。 |
| Y: 10,9,8,7; X1: 1,2,3,4 | Y = 11 - 1X1; 判定係數 1 | 負斜率表示預測變數每增加一個單位,Y 減少一個單位。 |
如何進行多元迴歸
- 輸入依變數觀測值,以逗號、空格或分號分隔。
- 每筆觀測輸入一列自變數資料,預測變數欄以逗號分隔。
- 確認 X 與 Y 的列數一致,且列數多於擬合係數個數。
- 選取「計算迴歸」,求解普通最小平方法係數。
- 綜合方程式與判定係數解讀結果,並在下結論前檢查模型假設。
多元線性迴歸常見問題
多個預測變數應如何輸入?
在 X 欄位中每列輸入一筆觀測,預測變數以逗號分隔。列順序須與 Y 值的順序一致。
迴歸係數代表什麼?
它是其他納入模型的預測變數不變時,該預測變數增加一個單位所對應的 Y 估計變化量。其單位取決於這兩個變數。
判定係數告訴我什麼?
判定係數是擬合線性模型所解釋的 Y 觀測變異比例。它描述樣本內的擬合程度,但無法確立因果關係或未來準確度。
為何數值有效,迴歸仍可能失敗?
預測變數可能完全冗餘,或觀測筆數過少。這兩種情況都無法唯一估計普通最小平方法係數。
判定係數高就代表模型好嗎?
不一定。模型即使判定係數很高,仍可能違反假設、過度擬合、遺漏重要結構,或無法準確預測新觀測。