Jak działa regresja liniowa

Regresja średnio zaawansowana w R

Richie Cotton

Data Evangelist at DataCamp

Standardowy wykres prostej regresji liniowej

Wykres punktowy z linią trendu regresji liniowej.

Regresja średnio zaawansowana w R

Wizualizacja reszt

Wykres punktowy z linią trendu regresji liniowej oraz odcinkami od punktów do linii trendu, reprezentującymi reszty.

Regresja średnio zaawansowana w R

Metryka najlepszego dopasowania

Najprostszy pomysł (który nie działa)

  • Zsumuj wszystkie reszty.
  • Niektóre reszty są ujemne.

Następny prosty pomysł (który działa)

  • Podnieś każdą resztę do kwadratu i zsumuj te kwadraty.
  • Nazywa się to sumą kwadratów.
Regresja średnio zaawansowana w R

Wprowadzenie do optymalizacji numerycznej

Wykres liniowy funkcji kwadratowej

xy_data <- tibble(
  x = seq(-4, 5, 0.1),
  y = x ^ 2 - x + 10
)

ggplot(xy_data, aes(x, y)) + 
  geom_line()

line-quad.png

Regresja średnio zaawansowana w R

Rozwiązywanie równania metodą rachunku różniczkowego

$y = x ^ 2 - x + 10$

$\frac{\partial y}{\partial x} = 2 x - 1$

$0 = 2 x - 1$

$x = 0.5$

$y = 0.5 ^ 2 - 0.5 + 10 = 9.75$

  • Nie wszystkie równania można rozwiązać w ten sposób.
  • R może to rozwiązać automatycznie.

line-quad-soln.png

Regresja średnio zaawansowana w R

optim()

calc_quadratic <- function(x) {
  x ^ 2 - x + 10
}
optim(par = 3, fn = calc_quadratic)
$par
[1] 0.4998047

$value
[1] 9.75

$counts
function gradient 
      30       NA 

$convergence
[1] 0

$message
NULL
Regresja średnio zaawansowana w R

Drobne udoskonalenia

calc_quadratic <- function(coeffs) {
  x <- coeffs[1]
  x ^ 2 - x + 10
}
optim(par = c(x = 3), fn = calc_quadratic)
$par
        x 
0.4998047 

$value
[1] 9.75

$counts
function gradient 
      30       NA 

$convergence
[1] 0

$message
NULL
Regresja średnio zaawansowana w R

Algorytm regresji liniowej

  1. Zdefiniuj funkcję obliczającą metrykę sumy kwadratów.
  2. Wywołaj optim(), aby znaleźć współczynniki minimalizujące tę funkcję.
calc_sum_of_squares <- function(coeffs) {

intercept <- coeffs[1] slope <- coeffs[2]
# More calculation!
}
optim(
  par = ???,
  fn = ???
)
Regresja średnio zaawansowana w R

Czas na ćwiczenia!

Regresja średnio zaawansowana w R

Preparing Video For Download...