Як працює лінійна регресія

Середній рівень Regression у R

Richie Cotton

Data Evangelist at DataCamp

Стандартний графік простої лінійної регресії

Точкова діаграма з трендовою лінією лінійної регресії.

Середній рівень Regression у R

Візуалізація залишків

Точкова діаграма з трендовою лінією та відрізками від точок до лінії, що показують залишки.

Середній рівень Regression у R

Метрика найкращого наближення

Найпростіша ідея (яка не працює)

  • Підсумуйте всі залишки.
  • Деякі залишки від'ємні.

Наступна проста ідея (яка працює)

  • Піднесіть кожен залишок до квадрата та підсумуйте квадрати.
  • Це називають сумою квадратів.
Середній рівень Regression у R

Відступ у чисельну оптимізацію

Лінійний графік квадратичного рівняння

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

Середній рівень Regression у R

Розв'язання рівняння за допомогою аналізу

$y = x ^ 2 - x + 10$

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

$0 = 2 x - 1$

$x = 0.5$

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

  • Не всі рівняння можна розв'язати так.
  • Дозвольте R знайти розв'язок.

line-quad-soln.png

Середній рівень Regression у 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
Середній рівень Regression у R

Невеликі вдосконалення

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
Середній рівень Regression у R

Алгоритм лінійної регресії

  1. Створіть функцію для обчислення метрики суми квадратів.
  2. Викличте optim(), щоб знайти коефіцієнти, які мінімізують цю функцію.
calc_sum_of_squares <- function(coeffs) {

intercept <- coeffs[1] slope <- coeffs[2]
# More calculation!
}
optim(
  par = ???,
  fn = ???
)
Середній рівень Regression у R

Давайте потренуємось!

Середній рівень Regression у R

Preparing Video For Download...