Linie regresji II-go rodzaju

Podobne dokumenty
opisać wielowymiarową funkcją rozkładu gęstości prawdopodobieństwa f(x 1 , x xn

Wnioskowanie statystyczne dla korelacji i regresji.

BADANIE WSPÓŁZALEśNOŚCI DWÓCH CECH - ANALIZA KORELACJI PROSTEJ

Stanisław Cichocki Natalia Nehrebecka. Zajęcia 7-8

Regresja linowa metoda najmniejszych kwadratów. Tadeusz M. Molenda Instytut Fizyki US

Materiały do wykładu 7 ze Statystyki

Józef Beluch Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Wpływ wag współrzędnych na wyniki transformacji Helmerta

Statystyka. Katarzyna Chudy Laskowska

W loterii bierze udział 10 osób. Regulamin loterii faworyzuje te osoby, które w eliminacjach osiągnęły lepsze wyniki:

ANALIZA ZALEŻNOŚCI DWÓCH ZMIENNYCH ILOŚCIOWYCH

FUNKCJE DWÓCH ZMIENNYCH

Natalia Nehrebecka. Dariusz Szymański

INSTRUKCJA LABORATORIUM Metrologia techniczna i systemy pomiarowe.

RACHUNEK NIEPEWNOŚCI POMIARU

Opracowanie wyników pomiarów

KORELACJA KORELACJA I REGRESJA. X, Y - cechy badane równocześnie. Dane statystyczne zapisujemy w szeregu statystycznym dwóch cech

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

POPULACJA I PRÓBA. Próba reprezentatywna. Dr Adam Michczyński - METODY ANALIZY DANYCH POMIAROWYCH 5 1

Stanisław Cichocki. Natalia Nehrebecka. Zajęcia 5

ma rozkład normalny z wartością oczekiwaną EX = EY = 1, EZ = 0 i macierzą kowariancji

Zadanie 1. ), gdzie 1. Zmienna losowa X ma rozkład logarytmiczno-normalny LN (, . EX (A) 0,91 (B) 0,86 (C) 1,82 (D) 1,95 (E) 0,84

( X, Y ) będzie dwuwymiarową zmienną losową o funkcji gęstości

będą niezależnymi zmiennymi losowymi z rozkładu o gęstości

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Tablica Galtona. Mechaniczny model rozkładu normalnego (M10)

ma rozkład normalny z nieznaną wartością oczekiwaną m

. Wtedy E V U jest równa

Teoria i praktyka. Wyższa Szkoła Turystyki i Ekologii. Fizyka. WSTiE Sucha Beskidzka Fizyka

( ) L 1. θ θ = M. Przybycień Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka. = θ. min

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 2 ESTYMACJA PUNKTOWA

Funkcja wiarogodności

W zadaniu nie ma polecenia wyznaczania estymatora nieobciążonego o minimalnej wariancji. σ σ σ σ σ = =

W zadaniu nie ma polecenia wyznaczania estymatora nieobciążonego o minimalnej wariancji. σ σ σ σ σ = =

Rachunek Prawdopodobieństwa i statystyka W 10: Analizy zależności pomiędzy zmiennymi losowymi (danymi empirycznymi)

METODY KOMPUTEROWE 1

Niepewności pomiarów. DR Andrzej Bąk

MATEMATYKA STOSOWANA W INŻYNIERII CHEMICZNEJ

VI. TWIERDZENIA GRANICZNE

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

PODSTAWY PROBABILISTYKI Z PRZYKŁADAMI ZASTOSOWAŃ W INFORMATYCE

N ( µ, σ ). Wyznacz estymatory parametrów µ i. Y które są niezależnymi zmiennymi losowymi.

wyniki serii n pomiarów ( i = 1,..., n) Stosując metodę największej wiarygodności możemy wykazać, że estymator wariancji 2 i=

Podstawy analizy niepewności pomiarowych (I Pracownia Fizyki)

ZMIENNE LOSOWE WIELOWYMIAROWE

RACHUNEK NIEPEWNOŚCI POMIARU

Matematyka II. Wykład 11. Całka podwójna. Zamiana na całkę iterowaną. Obliczanie pól obszarów i objętości brył.

OBLICZANIE NIEPEWNOŚCI METODĄ TYPU B

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka W 11: Analizy zależnościpomiędzy zmiennymi losowymi Model regresji wielokrotnej

będą niezależnymi zmiennymi losowymi o tym samym 2 x

RACHUNEK NIEPEWNOŚCI POMIARU

Laboratorium fizyczne

REGRESJA LINIOWA. gdzie

Podstawy opracowania wyników pomiarowych, analiza błędów

f f x f, f, f / / / METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH niech N = 2 (2 równania różniczkowe zwyczajne liniowe I-rz.) lub jedno II-rzędu

Statystyka Inżynierska

Regresja liniowa. (metoda najmniejszych kwadratów, metoda wyrównawcza, metoda Gaussa)

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r. t warunkowo niezależne i mają (brzegowe) rozkłady Poissona:

ROZKŁADY ZMIENNYCH LOSOWYCH

Rozkład normalny (Gaussa)

Planowanie eksperymentu pomiarowego I

Regresja REGRESJA

JEDNOWYMIAROWA ZMIENNA LOSOWA

Rozkład normalny (Gaussa)

Projekt 2 2. Wielomiany interpolujące

Przykładowe zadania dla poziomu rozszerzonego

L.Kowalski zadania ze statystyki opisowej-zestaw 5. ZADANIA Zestaw 5

L.Kowalski PODSTAWOWE TESTY STATYSTYCZNE WERYFIKACJA HIPOTEZ PARAMETRYCZNYCH

Analiza ZALEśNOŚCI pomiędzy CECHAMI (Analiza KORELACJI i REGRESJI)

Statystyka Opisowa 2014 część 3. Katarzyna Lubnauer

E K O N O M E T R I A (kurs 10 godz.)

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

MODEL SHARP A - MIARY WRAŻLIWOŚCI

Zaawansowane metody numeryczne

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH. dr Michał Silarski

k k M. Przybycień Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka Wykład 13-2

5. OPTYMALIZACJA NIELINIOWA

Statystyka. Analiza zależności. Rodzaje zależności między zmiennymi występujące w praktyce: Funkcyjna

Zadanie 1. Rzucamy symetryczną monetą tak długo, aż w dwóch kolejnych rzutach pojawią się,,reszki. Oblicz wartość oczekiwaną liczby wykonanych rzutów.

Metody obliczeniowe - Budownictwo semestr 2 - wykład nr 3 Nr: 1 Metody obliczeniowe wykład nr 3 aproksymacja i interpolacja pojęcie modelu regresji

Różniczkowanie funkcji rzeczywistych wielu zmiennych. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Strona: 1 1. CEL ĆWICZENIA

3. Wykład III: Warunki optymalności dla zadań bez ograniczeń

RACHUNEK NIEPEWNOŚCI POMIARU

) będą niezależnymi zmiennymi losowymi o tym samym rozkładzie normalnym z następującymi parametrami: nieznaną wartością 1 4

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

ZAGADNIENIE TRANSPORTOWE

OBLICZANIE GEOMETRYCZNYCH MOMENTÓW BEZWŁADNOŚCI FIGUR PŁASKICH, TWIERDZENIE STEINERA LABORATORIUM RACHUNKOWE

STATYSTYKA OPISOWA. Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Koninie. Materiały pomocnicze do ćwiczeń. Materiały dydaktyczne 17 ARTUR ZIMNY

Zastosowanie szeregów potęgowych do rozwiązywania równań różniczkowych

Wiek statku a prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku na morzu analiza współzależności

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Wykład 6. Klasyczny model regresji liniowej

Analiza błędów pomiarowych Pomiar pomiarów bezpośrednich pośrednich

3. OPTYMALIZACJA NIELINIOWA

IV. ZMIENNE LOSOWE DWUWYMIAROWE

Współczynnik korelacji liniowej oraz funkcja regresji liniowej dwóch zmiennych

będzie próbką prostą z rozkładu normalnego ( 2

System finansowy gospodarki

WYZNACZANIE WARTOŚCI ENERGII ROZPRASZANEJ PODCZAS ZDERZENIA CIAŁ

Wykład 4 Testy zgodności. dystrybuanta rozkładu populacji dystrybuanty rozkładów dwóch populacji rodzaj rozkładu wartości parametrów.

Transkrypt:

Lam regresj II-go rodzaju zmeej () względem () azwam zadae krzwe g(;,, ) oraz h(;,, ) gd spełają oe odpowedo waruk: E E Le regresj II-go rodzaju ( ( )) ( ) ( ) ( ) ( ) g ;,,... g ;,,... f, dd m,,... ( ( )) ( ) ( ) ( ) ( ) h( ;,,... h ;,,... f, dd m,,... W szczególośc proste regresj II-go rodzaju mają postać: σ σ ρ ρ µ +µ σ σ σ σ σ σ ρ ρ µ +µ µ +µ σ σ ρσ ρσ W praktce zazwczaj e zam łączej fukcj rozkładu zmech, z której pochodzą zmee (a węc także obu dspersj współczka korelacj), a krzwe regresj musm określać z próbk dskretch dach. M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-

Metoda ajmejszch kwadratów Załóżm, że merzm N ezależch wartośc,,, każda z rozkłądu Gaussa o ezaej wartośc oczekwaej zaej waracj: E η σ [ ] ( ; ) V[ ] Welkośc to tzw. zmee kotrolowae, objaśające, które zakładam, że są zae dokłade. Chcem oszacować ezae parametr tak ab dopasowae krzwej do puktów bło możlwe ajlepsze. Kostruujem łączą fukcję gęstośc p-twa ( ) g M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka ( η ),..., ; η,..., η ; σ,..., σ ep πσ σ Wówczas log fukcj warogodośc ma postać (pomjam wraz ezależe od parametrów): ( ) ( η ( ; )) l L +... σ Wkład 4-3

Zasada ajmejszch kwadratów głos, że parametr ależ dobrać tak, ab spełał oe waruek: ( ) ( η ( ; )) R m( ) σ W przpadku skorelowach pomarów korzstam z welowmarowego rozkładu Gaussa ze zaą macerzą kowaracj V: Wted Metoda ajmejszch kwadratów ( ( ) T ( )) - g( ; µ,v) ep µ V µ / ( π) V, j ( ) l ( ( ; ))( V ) ( ( ; )) L η j j η j +... R a zasada ajmejszch kwadratów sprowadza sę do waruku Zależość fukcją η ; V η ; m ( )( ) j j ( j ) ( ) ( ), j ( ) ; η ( ) ( ) azwam krzwą regresj ajlepszego dopasowaa metod ajmejszch kwadratów. Parametr to estmator MNK. M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-4

MNK przpadek low Rozważm stuację ked zwązek pomędz parametram, a welkoścą merzoąηprzjmuje postać lową: η ( ; ) ϕ ( ) +ϕ ( ) +... +ϕ ( ) Dla puktów pomarowch (, ),, otrzmujem układ rówań: gdze: η ϕ ( ) +ϕ ( ) +... +ϕ m ( ) η η ϕ ( ) +ϕ ( ) +... +ϕ m ( ) η ϕ ( ) +ϕ ( ) +... +ϕ ( ) m m η ϕ ( ) ϕ ( ) ϕ m( ) m η ϕ ϕ ϕ ( ) ( ) ( ) η Φ η ϕ ( ) ϕ ( ) ϕ m( ) m Macerz Φ azwam macerzą kostrukcją. m m m m ηφ M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-5

MNK przpadek low Zasada ajmejszch kwadratów przjmuje postać (ozaczee Q V - ): T T T T R ( Φ ) Q( Φ ) ( Φ ) Q( Φ ) m( ) Wpszem welkośćrw jawej postac: m m R ϕ k ( ) k Qj j ϕ l ( ) l Qj j, j k l, j R m m m ϕ ( ) Q Q ϕ ( ) + ϕ ( ) Q ϕ ( ) k k j j j l j l k k j l j l, j k, j l, j k, l m Q ϕ ( ) Q j j k k j j, j, j k Różczkujem względem parametru p : m m + ϕ ( ) Q ϕ ( ), j k, l M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka m k kp j j k kp j l j l p, j k, j k, l, j k, l k k j l j l ϕ ( ) δ Q + ϕ ( ) δ Q ϕ ( ) + m + ϕ ( ) Q ϕ ( ) δ k k j l j lp m m ϕ ( ) Q + ϕ ( ) Q ϕ ( ) + ϕ ( ) Q ϕ ( ) p j j p j l j l k k j p j, j, j l, j k Wkład 4-6

MNK przpadek low Zameając deks l a k oraz zmeając mędz sobą azw deksów oraz j otrzmujem (macerz QV - jest smetrcza): m R ϕ p( ) Qj j + ϕ p( ) Qj ϕ k ( j ) k p,,..., m 0 p, j, j k T T ( Φ Q ) ( Φ Q Φ ) p Otrzmalśm układ lowch rówań (zwach ormalm) a ezae parametr w postac macerzowej: T T M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka p Φ QΦ Φ Q o rozwązaach lowo zależch od merzoch welkośc: T T T T T ( Q ) Q ( V ) V Φ Φ Φ Φ Φ Φ W Φ V Ψ W Ψ Jeśl welkośc merzoe są eobcążoe, to róweż eobcążoe są estmator parametrów: T T E E Ψ Ψ E Ψη Φ V Φ Φ V Φ [ ] [ ] ( ) Wkład 4-7

MNK przpadek low Macerz kowaracj estmatorów parametrów ma postać: T V ( ( )) ( ) T T T T ( ) ( )( ) E Ψ η Ψ η Ψ η η Ψ Ψ ( η )( η ) E E Ψ T T T T W V ( )( ) V W W V V V W W V Φ E η η Φ Φ Φ Φ Φ W W W V W Φ V T a węc: ( ) Φ Dspoując estmatam parametrów możem wkorzstać je do terpolacj bądź ekstrapolacj, kostruując krzwą ajlepszego dopasowaa: T η ( ) ϕ ( ) +ϕ ( ) +... +ϕ m( ) m ϕ ( ) Błąd takej operacj wos: [ ] ( )( ) T T T V η ( ) E ( η ( ) η ( )) E ϕ ( )( ) ϕ ( )( ) T T T E ϕ ( )( )( ) ϕ ( ) ϕ ( ) W ϕ ( ) Twerdzee Gaussa-Markowa: Pośród wszstkch eobcążoch estmatorów, które są lowm kombacjam welkośc merzoch, estmator metod ajmejszch kwadratów mają ajmejszą warację. M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-8

Ocea jakośc dopasowaa Ocea jakośc dopasowaa a podstawe resztkowej różc w mmum: ε η m Wartość oczekwaa macerz kowaracj są odpowedo rówe: [ m] [ ] ε η η η E E Ψ E E E ηψηη 0 [ ] ( )( ) T V ε m E η η... V[ ] V η η Ocea błędów sstematczch wpłw: z V[ ] V[ η ] Ocea jakośc dopasowaa a podstawe wartośc R m : porówae model m mejsze R m tm lepsza zgodość (uwaga: dopasowując weloma - stopa do puktów dostaem R m 0) gd merzoe welkośc pochodzą z rozkładu ormalego, wówczas estmator parametrów mają rozkład ormale, atomast welkość R m jest statstkąχ wlosowaą z rozkładu o (-m) stopach swobod R m χ -m o le postulowaa zależośćη(;,, m ) jest słusza. (Prawda jeśl macerz V() jest macerzą kowaracj, a e jej estmat.) M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-9

MNK dopasowae l prostej Rozważm dopasowae l prostej do dach dośwadczalch: η η ηφ η Zakładam, że pomar e są skorelowae: Wprowadzam ozaczea: 0 0 s s 0 0 s V 0 0 V 0 0 s 0 0 s 0 0 s s s s s s s M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-0 0

MNK dopasowae l prostej Kostruujem macerze W Ψ: 0 s s s T V Φ Φ s s 0 s W T ( Φ V Φ ) s s s s T W V Ψ Φ s s s s M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-

MNK dopasowae l prostej Wzaczam estmator parametrów l prostej s s Ψ s s Z macerz W V[ ] odcztujem: V[ ] V[ ] cov[, ] Oblczam wartość statstkrw mmum: M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka ρ (, ) R m Poeważ parametr są lowm fukcjam welkośc merzoch, węc pozomce stałej wartoścr(czlχ ) są elpsam: ( ) ( ) + ρ m [ ] [ ] [ ] [ ρ ] R R D D D D Wkład 4-

Dopasowae l prostej - dgresja Dopasowae l prostej z pomęcem rachuku macerzowego: η f ; + ( ) ( ) Zajdujem wartośc parametrów dla którch R osąga mmum: R s s s s R s s s s s s s s wprowadzając ozaczea: dostajem: ( ) ( ) 0 0 s s M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-3 3

MNK dopasowae l prostej La prosta ajlepszego dopasowaa pozwala dokoać terpolacj lub ekstrapolacj: η ( ) + Błąd tej operacj da jest przez: V [ ] [ ] T η ϕ ( ) W ϕ ( ) + ( + ) + + V Problem dopasowaa do dach welu elowch fukcj moża sprowadzć do problemu dopasowaa l prostej: ab l a + l b a + b b a l a + bl a + b b a e l a + b a + b b + a a + b a+ b M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-4

Dopasowae l prostej Przkład: Wkoao badaa wpłwu kofe a sprawość wkowaa prostch czośc maualch. Trzdzestu studetów podzeloo losowo a trz grup po dzesęć osób każdej grupe podao róże lośc kofe: 0 mg, 00 mg 00 mg. Po dwóch godzach poproszoo ch o wkoae z maksmalą szbkoścą czośc polegającej a stukau palcam po stole. Wk pomarów przedstawa tabela. Dawka [mg] Lczba stukęć palcam a mutę ± σ 0 4 45 44 48 47 48 4 44 46 4 44.8 ± 0.76 00 48 46 45 47 48 50 47 46 43 44 46.4 ± 0.65 00 46 48 50 5 48 50 46 48 45 50 48.3 ± 0.70 Lczba stukęć [m - ] 50 49 48 47 46 45 44 43 4-50 0 50 00 50 00 50 Dawka [mg] Prosta dopasowaa MNK: ( 447. ± 07. ) + ( 007. ± 0005. ) ±σ ±σ Kowaracja współczk korelacj pomędz estmatoram parametrów: cov[, ]. 0 008 ( ) ρ,. 08 M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-5 5

Dopasowae l prostej Kwatle η ( ) + ± + V[ ],5 0,5 0-0,5-639. 64485. η ( 400) 55. ±. 5 -,5 4 43 45 47 49 5 53 zbkość stukaa [m - ] Lczba stukęć [m - ] 54 5 50 48 46 44 4 0 < F( ) < + + F(q ) 0.09 0.8 0.73 0.364 0.455 0.546 0.636 0.77 0.88 0.909 q -.335-0.908-0.605-0.349-0.4 0.4 0.349 0.605 0.908.335-50 0 50 00 50 00 50 300 350 400 450 Dawka [mg] + F( q ) + µ q σ M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-6 6

R m Dopasowae l prostej Jeśl hpoteza o zależośc lowej jest prawdzwa, to statstkarma rozkład χ o -m 3 - stopach swobod. 0. 033 P( χ > ) χ ( ) 0. 857 Jeśl zażądam Rm u du R ( R ) ( ) ( ) P χ > χ ( u) du 0. 99 R 0. 0005 Ozacza to, że średe odchlee każdego puktu od dopasowaej l wos w jedostkach tpowej epewośc wos tlko M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka m 00005. / 3 0. 007 Poeważ parametr są lowm fukcjam welkośc merzoch, węc pozomce stałej wartoścr(czlχ ) są elpsam: + ρ [ ] [ ] [ ] [ ρ ] R R D D D D R m m m m Wkład 4-7 7

Dopasowae krzwej ekspoecjalej Przkład: W tabel podae są dae o lczbe k lśc rzęs wodej jako fukcj czasu k lczoego w tgodach. k 0 3 4 5 6 7 8 k 0 30 5 77 35 36 550 05 Uwag: a e b l l a + b z a + b ozaczea: k k zaedbujem ewdete korelacje, zakładam, że epewośc zlczeń podlegają rozkładow Possoa: z σ z l σ z σ Lczba lśc k Lczba lśc k 00 000 800 600 400 00 0 0000 000 00 0 0 3 4 5 6 7 8 9 Tdzeń k 0 5 Tdzeń k M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-8 8

Dopasowae krzwej ekspoecjalej Lczba lśc k z ( 8. ± 008. ) + ( 05. ± 00. ) a ±σ b ±σ 00 000 800 600 400 a cov[ a, b] 0. 0009 ρ 0. 97 R m b ( R ) 83. P χ > 006. m a a a l a a e σ e σ [ ] ( 65. ± 3. )ep ( 05. ± 00. ) a l( k) a 8 6 4 0 3 4 5 6 7 8 9 Tdzeń k 00 0 0 3 4 5 6 7 8 9 Tdzeń k M. Przbceń Rachuek prawdopodobeństwa statstka Wkład 4-9 9