偏差の積の概念 (2)標準偏差とは 標準偏差は、以下の式で表されますが、これも同様に面積で考えると、図24のようにX1からX6まで6つの点があり、その平均がXであるとき、各点と平均値との差を1辺とした正方形の面積の合計を、サンプル数で割ったもの(平均面積)が分散で、それをルートしたものが標準偏差(平均の一辺の長さ)になります。 図24. 標準偏差の概念 分散も標準偏差も、平均に近いデータが多ければ小さくなり、遠いデータが多いと大きくなります。すなわち、分散や標準偏差の大きさ=データのばらつきの大きさを表しています。また、分散は全データの値が2倍になれば4倍に、標準偏差は2倍になります。 (3)相関係数の大小はどう決まるか 相関係数は、偏差の積和の平均をXの標準偏差とYの標準偏差の積で割るわけですが、なぜ割らなくてはいけないかについての詳細説明はここでは省きますが、XとYのデータのばらつきを標準化するためと考えていただければよいと思います。おおよその概念を図25に示しました。 図25. データの標準化 相関係数の分子は、偏差の積和という説明をしましたが、偏差には符号があります。従って、偏差の積は右上のゾーン①と左下のゾーン③にある点に関しては、積和がプラスになりますが、左上のゾーン②と右下のゾーン④では、積和がマイナスになります。 図26. 相関係数の概念 相関係数が大きいというのは①と③のゾーンにたくさんの点があり、②と④のゾーンにはあまり点がないことです。なぜなら、①と③のゾーンは、偏差の積和(青い線で囲まれた四角形の面積)がプラスになり、この面積の合計が大きいほど相関係数は大きく、一方、②と④のゾーンにおける偏差の積和(赤い線で囲まれた四角形の面積)は、引き算されるので合計面積が小さいほど、相関係数は高くなるわけです。 様々な相関関係 図27と図28は、回帰直線は同じですが、当てはまりの度合いが違うので、相関係数が異なります。相関の高さが高ければ、予測の精度が上がるわけで、どの程度の精度で予測が合っているか(予測誤差)は、分散分析で検定できます。ただし、一般に標本誤差は標本の標準偏差を標本数のルートで割るため、同じような形の分布をしていても標本数が多ければ誤差は少なくなってしまい、実務上はあまり用いません。 図27. 回帰分析(統合) - 高精度計算サイト. 当てはまりがよくない例 図28. 当てはまりがよい例 図29のように、②と④のゾーンの点が多く(偏差の積がマイナス)、①と③に少ない時には、相関係数はマイナスになります。また図30のように、①と③の偏差の和と②と④の偏差の和の絶対値が等しくなるときで、各ゾーンにまんべんなく点があるときは無相関(相関がゼロ)ということになります。 図29.
例3が好きです。 Tag: 数学的モデリングまとめ (回帰分析)
◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇ 最小二乗平面の求め方 発行:エスオーエル株式会社 連載「知って得する干渉計測定技術!」 2009年2月10日号 VOL.
Length; i ++) Vector3 v = data [ i]; // 最小二乗平面との誤差は高さの差を計算するので、(今回の式の都合上)Yの値をZに入れて計算する float vx = v. x; float vy = v. z; float vz = v. y; x += vx; x2 += ( vx * vx); xy += ( vx * vy); xz += ( vx * vz); y += vy; y2 += ( vy * vy); yz += ( vy * vz); z += vz;} // matA[0, 0]要素は要素数と同じ(\sum{1}のため) float l = 1 * data. Length; // 求めた和を行列の要素として2次元配列を生成 float [, ] matA = new float [, ] { l, x, y}, { x, x2, xy}, { y, xy, y2}, }; float [] b = new float [] z, xz, yz}; // 求めた値を使ってLU分解→結果を求める return LUDecomposition ( matA, b);} 上記の部分で、計算に必要な各データの「和」を求めました。 これをLU分解を用いて連立方程式を解きます。 LU分解に関しては 前回の記事 でも書いていますが、前回の例はJavaScriptだったのでC#で再掲しておきます。 LU分解を行う float [] LUDecomposition ( float [, ] aMatrix, float [] b) // 行列数(Vector3データの解析なので3x3行列) int N = aMatrix. 最小二乗法の式の導出と例題 – 最小二乗法と回帰直線を思い通りに使えるようになろう | 数学の面白いこと・役に立つことをまとめたサイト. GetLength ( 0); // L行列(零行列に初期化) float [, ] lMatrix = new float [ N, N]; for ( int i = 0; i < N; i ++) for ( int j = 0; j < N; j ++) lMatrix [ i, j] = 0;}} // U行列(対角要素を1に初期化) float [, ] uMatrix = new float [ N, N]; uMatrix [ i, j] = i == j?
以前書いた下記ネタの続きです この時は、 C# から Excel を起動→LINEST関数を呼んで計算する方法でしたが、 今回は Excel を使わずに、 C# 内でR2を計算する方法を検討してみました。 再び、R 2 とは? 今回は下記サイトを参考にして検討しました。 要は、①回帰式を求める → ②回帰式を使って予測値を計算 → ③残差変動(実測値と予測値の差)を計算 という流れになります。 残差変動の二乗和を、全変動(実測値と平均との差)の二乗和で割り、 それを1から引いたものを決定係数R 2 としています。 は回帰式より求めた予測値、 は実測値の平均値、 予測値が実測値に近くなるほどR 2 は1に近づく、という訳です。 以前のネタで決定係数には何種類か定義が有り、 Excel がどの方法か判らないと書きましたが、上式が最も一般的な定義らしいです。 回帰式を求める 次は先ほどの①、回帰式の計算です、今回は下記サイトの計算式を使いました。 最小2乗法 y=ax+b(直線)の場合、およびy=ax2+bx+c(2次曲線)の場合の計算式を使います。 正直、詳しい仕組みは理解出来ていませんが、 Excel の線形近似/ 多項式 近似でも、 最小二乗法を使っているそうなので、それなりに近い式が得られることを期待。 ここで得た式(→回帰式)が、より近似出来ているほど予測値は実測値に近づき、 結果として決定係数R 2 も1に近づくので、実はここが一番のポイント! C# でプログラム というわけで、あとはプログラムするだけです、サンプルソフトを作成しました、 画面のXとYにデータを貼り付けて、"X/Yデータ取得"ボタンを押すと計算します。 以前のネタと同じ簡単なデータで試してみます、まずは線形近似の場合 近似式 で、aは9. 6、bが1、R 2 は0. 9944となり、 Excel のLINEST関数と全く同じ結果が得られました! 次に 多項式 近似(二次)の場合 近似式 で、aは-0. 1429、bは10. [数学] 最小二乗平面をプログラムで求める - Qiita. 457、cは0、 R 2 は0. 9947となり、こちらもほぼ同じ結果が得られました。 Excel でcは9E-14(ほぼ0)になってますが、計算誤差っぽいですね。 ソースファイルは下記参照 決定係数R2計算 まとめ 最小二乗法を使って回帰式を求めることで、 Excel で求めていたのと同じ結果を 得られそうなことが判りました、 Excel が無い環境でも計算出来るので便利。 Excel のLINEST関数等は、今回と同じような計算を内部でやっているんでしょうね。 余談ですが今回もインターネットの便利さを痛感、色々有用な情報が開示されてて、 本当に助かりました、参考にさせて頂いたサイトの皆さんに感謝致します!
一般式による最小二乗法(円の最小二乗法) 使える数学 2012. 09. 02 2011. 06.
単回帰分析とは 回帰分析の意味 ビッグデータや分析力という言葉が頻繁に使われるようになりましたが、マーケティングサイエンス的な観点で見た時の関心事は、『獲得したデータを分析し、いかに将来の顧客行動を予測するか』です。獲得するデータには、アンケートデータや購買データ、Webの閲覧データ等の行動データ等があり、それらが数百のデータでもテラバイト級のビッグデータでもかまいません。どのようなデータにしても、そのデータを分析することで顧客や商品・サービスのことをよく知り、将来の購買や行動を予測することによって、マーケティング上有用な知見を得ることが目的なのです。 このような意味で、いまから取り上げる回帰分析は、データ分析による予測の基礎の基礎です。回帰分析のうち、単回帰分析というのは1つの目的変数を1つの説明変数で予測するもので、その2変量の間の関係性をY=aX+bという一次方程式の形で表します。a(傾き)とb(Y切片)がわかれば、X(身長)からY(体重)を予測することができるわけです。 図16. 身長から体重を予測 最小二乗法 図17のような散布図があった時に、緑の線や赤い線など回帰直線として正しそうな直線は無数にあります。この中で最も予測誤差が少なくなるように決めるために、最小二乗法という「誤差の二乗の和を最小にする」という方法を用います。この考え方は、後で述べる重回帰分析でも全く同じです。 図17. 最適な回帰式 まず、回帰式との誤差は、図18の黒い破線の長さにあたります。この長さは、たとえば一番右の点で考えると、実際の点のY座標である「Y5」と、回帰式上のY座標である「aX5+b」との差分になります。最小二乗法とは、誤差の二乗の和を最小にするということなので、この誤差である破線の長さを1辺とした正方形の面積の総和が最小になるような直線を探す(=aとbを決める)ことにほかなりません。 図18. 最小二乗法の概念 回帰係数はどのように求めるか 回帰分析は予測をすることが目的のひとつでした。身長から体重を予測する、母親の身長から子供の身長を予測するなどです。相関関係を「Y=aX+b」の一次方程式で表せたとすると、定数の a (傾き)と b (y切片)がわかっていれば、X(身長)からY(体重)を予測することができます。 以下の回帰直線の係数(回帰係数)はエクセルで描画すれば簡単に算出されますが、具体的にはどのような式で計算されるのでしょうか。 まずは、この直線の傾きがどのように決まるかを解説します。一般的には先に述べた「最小二乗法」が用いられます。これは以下の式で計算されます。 傾きが求まれば、あとはこの直線がどこを通るかさえ分かれば、y切片bが求まります。回帰直線は、(Xの平均,Yの平均)を通ることが分かっているので、以下の式からbが求まります。 単回帰分析の実際 では、以下のような2変量データがあったときに、実際に回帰係数を算出しグラフに回帰直線を引き、相関係数を算出するにはどうすればよいのでしょうか。 図19.
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誰しもがそう思うわけですが、現実は沖縄を離れていってしまう人もいます。 今回は、 沖縄に実際に移住して後悔したことを徹底的に調査し、 移住における心配点を潰していきましょう! SSSの心霊情報 【住所】〒 沖縄県国頭郡恩納村冨着 −3(マップを見る)【画像】【動画】【心霊現象】sssは沖縄でも屈指の『危険』な心霊スポットである。 なぜ危険なのかというとここはユタの修行場でもあり、修行中に命を落とした者がいたという。 ここはそれほど気性の荒い人間が多いというわけではないが、かなり排他的な人が多くいる。 やちむんに興味があれば良いが、好き好んで選択するような場所ではないだろう。 移住初心者に一番最適だと思う地域は確実に那覇だと言える。 大阪の住んではいけない地域はどこ?治安や部落などまとめ – Carat Woman この場所の名前の由来は、 なぜかガードレールに『sss』と書かれているから 。 一体いつ、誰が書いたのかはわからない。 この場所は 沖縄最恐とまで言われるほどの心霊スポット なんだ。 沖縄県に移住したいと思っています。場所は離島ではなく沖縄本島で考えていますが住みやすい所を教えてください。仕事は移住してから見つけたいと思っており仕事の事も考えて通勤しやすい場所がいいとは思うのですがどこら辺が良いのか悩んでいます。 買うべき土地と買ってはいけない土地には、いずれも特徴があります。僕の経験から住んではいけない特徴の土地も紹介していますので、ぜひ参考にしてください! 私の何がイケないの?という番組の中で、「芸能人の激安週末移住 沖縄vs千葉 住むなら」という内容が放送されていました。. 週末移住というと、いくらお金が必要なのか気になりますが、「 激安 」とあるのでそこまで費用はかからなそうですよね? 個人的に現在沖縄に住んでいますので 先日の 年4月15日、石田純一さんが新型コロナウィルスに感染したとの報道があり、体調の不調を感じてからはホテルにずっといたとの情報でしたが、それが間違っていたことが分かりました。 前回の記事はこちらです。 報道によると、石田純一さんがゴルフをしていた目撃もあり、ホテルに 大阪は観光も多く賑やかな街ですが、住んではいけない地域として知られている、あいりん地区と呼ばれる場所がある西成区やその他の地域についてまとめてみました。また、大阪の同和、部落地区についてや京都の住んではいけない地域についてもみていきましょう。 沖縄本島の南東に浮かぶ神の島があるのをご存知ですか?