S4. 线性回归模型

A.F. Zuur et al., Mixed Effects Models and Extensions in Ecology with R, p17-25, chr 2.2-2.3

1.模型

Y_i = α + β \times X_i + ε_i
ε_i包含不能解释的信息,并且ε_i \sim N(0,σ^2)
用样本估计​αβ的置信区间,置信区间告诉我们如果重复实验很多次,​αβ的真值落入该区间的可能性。
估计参数αβ需要假设:正态、同质性,固定的X,独立性及特定而正确的模型。
正态是指对任何X,对应的Y们服从正态分布。同质性是指对于全部的X,对应的Y的高斯密度曲线们都是一样的(下图)。

2.模型验证

模型验证过程,就是验证一系列的假设。
因中心极限定理的缘故,有人说正态性的验证不是一个严重的问题(Sokal andRohlf, 1995; Zar, 1999)。甚至有人说如果样本量够大,正态验证不是必要的(Fitzmaurice et al., 2004)。
对于每个X值处的正态验证,需要对X值处Y值们做直方图。但通常每个X那里没有足够的Y,在这种情况下,最好的做法是把全部的残差混起来做一个直方图。这样做保证了残差的正态性,但我们并不能因此得出整个群体的Y是服从正态分布的。很多时候我们对Y画一个直方图来判断其正态与否,但这是有前提的:在每一个X处都有重复的观测值。否则不能单单根据观测值的直方图来判定其正态性,而是应该利用一个模型,检查残差的分布情况
同质性是要求在每一个X值处,观测值有相同的分散程度。这样判断有点主观,Barlett’s test是客观的方法,但软件要求数据要正态分布,这是有问题的,而且​​​​​Barlett’s test对非正态数据的同质性非常敏感,所以只靠图检残差分布是否一致是更好的选择。严重的异质性是非常要命的。转换数据可以部分解决,但缺点是会改变之间的关系。
独立性的验证是最重要的,因为它能使一些重要的检验如F-test和t-test无效。不独立是指X处的Y值受到另一个X变量的影响​。
在相信获得的F-statistic​并利用5%拒绝水平前,需要确信所有的模型假设都是有效的。标准的模型验证图有(1)残差vs拟合值验证同质性,(2)QQ或直方图验证正态性,(3)残差vs每个自变量检验独立性

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