主成分分析應用之主成分迴歸

主成分迴歸分析

 

對於OXY數據集的變量解釋如下:

 

對上述數據進行迴歸模型的擬合,得到模型:


從模型的顯著性檢驗結果看出:除了常數項以及β3顯著,其他變量係數都不通過顯著性檢驗。同時,從模型整體擬合效果來看,R^20.8618,調整的R^20.7697,整體擬合效果可以通過。最後,p值爲0.00198說明,拒絕原假設,即有理由認爲迴歸模型從整體上擬合效果比較好。

下面針對係數通不過檢驗進行分析。

 ##殘差圖,異方差,自相關檢驗


plot(lm.sol$residuals,main = "the residuals of liner model",ylab = "re")


abline(h=0,lty=2)


#多重共線性檢驗


kappa(qr(OXY))

結果:


藉助殘差圖,其隨機圍繞着re=0波動,可以排除模型不存在自相關以及異方差問題。

kappa(qr(OXY))
[1] 264.2117

 由其條件數爲264大於100,可認爲,該模型存在較強的多重共線性。

則採用主成分迴歸法,來消減模型存在多重共線性帶來的影響,即係數通不過顯著性檢驗。

 

 

 

求主成分:


 

cumulative proportion可以得到當主成分個數m等於3時,累計貢獻率爲83.526%大於80%,即可認爲前三個主成分,就基本提取了原數據絕大部分的信息。所以,以前三個主成分的得分值作其觀測值z1z2z3,並把它添加到數據集OXY中,建立迴歸模型:

 y =46.3800+2.0593*z1 -1.4782*z2 +0.6950*z3

 

可從summarylm.sol.1)結果得到,除了z3的係數沒通過顯著性檢驗。同時模型的整體

 

擬合效果得到提高,R^20.8676,調整的R^20.8345,同時p值遠遠小於0.05,說明

 

模型整體擬合效果較佳。

lm.sol.1<-lm(y~z1+z2+z3, data=OXY)
summary(lm.sol.1)


Call:
lm(formula = y ~ z1 + z2 + z3, data = OXY)


Residuals:
    Min      1Q  Median      3Q     Max 
-2.3880 -1.5069  0.3160  0.7009  4.3672 


Coefficients:
            Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
(Intercept)  46.3800     0.4762  97.394  < 2e-16 ***
z1            2.0593     0.2591   7.950 4.01e-06 ***
z2           -1.4782     0.4093  -3.611  0.00357 ** 
z3            0.6950     0.4512   1.540  0.14942    
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1


Residual standard error: 1.905 on 12 degrees of freedom
Multiple R-squared:  0.8676, Adjusted R-squared:  0.8345 
F-statistic:  26.2 on 3 and 12 DF,  p-value: 1.49e-05

使用逆變換法,得到原始變量的迴歸方程:

beta<-coef(lm.sol.1); A<-loadings(prin.oxy)
x.bar<-prin.oxy$center; x.sd<-prin.oxy$scale
coef<-(beta[2]*A[,1]+ beta[3]*A[,2])/x.sd
beta0 <- beta[1]- sum(x.bar * coef)
c(beta0, coef)
(hntercept)          x1          x2          x3          x4          x5          x6           y 
84.48047095 -0.19517781 -0.11688617 -1.04312708 -0.12361966 -0.03916300 -0.05573319  0.31272008 

 

 

即可以得到原始變量的迴歸方程

從其係數可以大致得到以下結論:

即認爲人體肺活量與年齡,體重,脈搏成負相關,與運動時最大脈搏成正比。


 

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