【Fundamentals】Precise Analysis of Multivariate Linear Regression and the Regress Function in MATLAB

发布时间: 2024-09-13 22:45:51 阅读量: 21 订阅数: 35
# **1. Overview of Multiple Linear Regression** Multiple linear regression is a statistical modeling technique used to predict the linear relationship between a continuous dependent variable (target variable) and multiple independent variables (predictor variables). Unlike simple linear regression, multiple linear regression allows the model to include several independent variables, thus providing a more comprehensive description of the dependent variable's variation. The mathematical form of a multiple linear regression model is: ``` y = β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn + ε ``` Where: * y is the dependent variable * x1, x2, ..., xn are independent variables * β0, β1, ..., βn are model parameters * ε is the error term # **2. Theory of Multiple Linear Regression** Multiple linear regression is a statistical modeling technique used to predict the linear relationship between one or more independent variables (explanatory variables) and a dependent variable (response variable). It extends simple linear regression by allowing multiple independent variables to be considered simultaneously. **2.1 Linear Regression Model** **2.1.1 Model Establishment** The mathematical form of a multiple linear regression model is as follows: ``` y = β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn + ε ``` Where: * y is the dependent variable * x1, x2, ..., xn are independent variables * β0 is the intercept term * β1, β2, ..., βn are the regression coefficients of the independent variables * ε is the error term **2.1.2 Parameter Estimation** Regression coefficients β can be estimated using the least squares method, i.e., finding the coefficients that minimize the sum of squared errors (SSE). The SSE is defined as: ``` SSE = Σ(yi - ŷi)^2 ``` Where: * yi is the actual value of the dependent variable * ŷi is the predicted value of the dependent variable **2.2 Model Evaluation** **2.2.1 Goodness of Fit** ***mon indicators include: * Coefficient of determination (R^2): Represents the percentage of data variation explained by the model. * Adjusted coefficient of determination (Adjusted R^2): Considers the effect of the number of independent variables on R^2. **2.2.2 Predictive Ability** ***mon indicators include: * Root Mean Square Error (RMSE): Represents the average difference between predicted values and actual values. * Mean Absolute Error (MAE): Represents the average absolute difference between predicted values and actual values. **2.3 Hypothesis Testing** **2.3.1 Significance Testing of Parameters** Significance testing of parameters is used to determine if independent variables significantly affect the dependent variable. T-tests and p-values are used to assess the significance of each regression coefficient. **2.3.2 Significance Testing of the Model** Model significance testing is used to determine if the entire model significantly affects the data. F-tests and p-values are used to assess the overall fit of the model. # **3. Practice of Multiple Linear Regression** ### **3.1 Data Preparation** #### **3.1.1 Data Collection** The establishment of a multiple linear regression model requires relevant data collection. The sources of data collection can be internal data, external data, or a combination of both. **Internal Data:** Data from internal databases, business systems, or other data sources within the enterprise. Examples include sales data, customer data, production data, etc. **External Data:** Data from public datasets, market research, or other external sources. Examples include industry reports, demographic statistics, economic indicators, etc. #### **3.1.2 Data Preprocessing** Data collected usually requires preprocessing to ensure data quality and usability. The main steps of data preprocessing include: ***Data Cleaning:** Removing missing values, outliers, and erroneous data. ***Data Transformation:** Transforming data into a format suitable for model analysis, such as standardization or normalization. ***Feature Engineering:** Creating new features or transforming existing features to improve the model's predictive power. ### **3.2 Model Establishment** #### **3.2.1 Use of the regress Function** In MATLAB, the `regress` function can be used to establish a multiple linear regression model. The syntax of the `regress` function is as follows: ```matlab [b, bint, r, rint, stats] = regress(y, X) ``` Where: * `y`: Dependent variable vector * `X`: Independent variable matrix * `b`: Regression coeffici
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