这个计算器能做什么
本工具使用最小二乘法,将你选定的曲线回归模型拟合到一组成对观测数据(x, y)上。它会输出拟合得到的系数(A、B,以及二次模型的C)、衡量模型对数据描述程度的相关系数r,并根据拟合方程直接计算出一个估算值。这是一款通用的数学与统计工具,不涉及任何特定国家或地区的规则。
七种回归模型
你可以选择:线性(\(\hat{y} = A + B\,x\))、对数(\(\hat{y} = A + B\,\ln x\))、e指数(\(\hat{y} = A\,e^{B x}\))、ab指数(\(\hat{y} = A\,B^{x}\))、幂函数(\(\hat{y} = A\,x^{B}\))、反比(\(\hat{y} = A + B/x\)),或二次(\(\hat{y} = A + B\,x + C\,x^{2}\))。除二次模型外,其余模型都先线性化为 \(Y = a + b\,X\) 的形式,再用普通最小二乘法拟合;二次模型则通过其 \(3\times 3\) 正规方程组求解。
使用方法
把 x 值和 y 值分别填成用逗号分隔、长度相等的列表,选择回归类型,再决定是要由 x 估算 y 还是由 y 估算 x,然后输入已知的数值。计算器会返回各项系数、相关系数 \(r\) 以及估算结果。
公式解析
对线性化后的数据对(X, Y):\(b = S_{xy} / S_{xx}\),\(a = \bar{Y} - b\,\bar{X}\),其中 \(S_{xx} = \sum X^2 - n\bar{X}^2\),\(S_{xy} = \sum XY - n\bar{X}\bar{Y}\)。相关系数为 $$r = \frac{S_{xy}}{\sqrt{S_{xx}\cdot S_{yy}}}$$ 随后再将系数反代回原模型(例如在指数和幂函数模型中 \(A = e^a\))。
实例演算
取 \(x = [1,2,3,4,5,6,7]\)、\(y = [3,5,7,8,11,13,14]\) 做线性拟合:\(S_{xx} = 28\),\(S_{xy} = 53\),于是 $$B = \frac{53}{28} = 1.892857$$ $$A = 8.714286 - 1.892857\cdot 4 = 1.142857$$ 相关系数 $$r = \frac{53}{\sqrt{28\cdot 101.4286}} = 0.99453$$ 当 \(x = 64\) 时估算 \(y\),得 $$1.142857 + 1.892857\cdot 64 = 122.2857$$ (这是远超数据范围的外推)。
常见问题
相关系数 \(r\) 该怎么解读? 大致可参考:\(0.7 < |r| \le 1\) 为强相关,\(0.4 < |r| < 0.7\) 为中等相关,\(0.2 < |r| < 0.4\) 为弱相关,低于 \(0.2\) 则基本可忽略。
为什么有些模型会被排除? 由于涉及对数或倒数变换:对数和幂函数模型要求 \(x > 0\),指数和幂函数模型要求 \(y > 0\),反比模型要求 \(x \ne 0\)。
可以做外推吗? 可以,但超出已观测数据范围的估算属于外推,结果应谨慎看待。