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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. 最小二乗法（直線）の簡単な説明 | 高校数学の美しい物語. 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. 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?
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. 最小二乗法の行列表現（一変数，多変数，多項式） | 高校数学の美しい物語. 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.
◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇ 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.
最小二乗法とは, データの組 ( x i, y i) (x_i, y_i) が多数与えられたときに, x x と y y の関係を表す もっともらしい関数 y = f ( x) y=f(x) を求める方法です。 この記事では,最も基本的な例(平面における直線フィッティング)を使って,最小二乗法の考え方を解説します。 目次 最小二乗法とは 最小二乗法による直線の式 最小二乗法による直線の計算例 最小二乗法の考え方(直線の式の導出) 面白い性質 最小二乗法の応用 最小二乗法とは 2つセットのデータの組 ( x i, y i) (x_i, y_i) が n n 個与えられた状況を考えています。そして x i x_i と y i y_i に直線的な関係があると推察できるときに,ある意味で最も相応しい直線を引く のが最小二乗法です。 例えば i i 番目の人の数学の点数が x i x_i で物理の点数が y i y_i という設定です。数学の点数が高いほど物理の点数が高そうなので関係がありそうです。直線的な関係を仮定すれば最小二乗法が使えます。 まずは,最小二乗法を適用した結果を述べます。 データ ( x i, y i) (x_i, y_i) が n n 組与えられたときに,もっともらしい直線を以下の式で得ることができます!
一般に,データが n 個の場合についてΣ記号で表わすと, p, q の連立方程式 …(1) …(2) の解が回帰直線 y=px+q の係数 p, q を与える. ※ 一般に E=ap 2 +bq 2 +cpq+dp+eq+f ( a, b, c, d, e, f は定数)で表わされる2変数 p, q の関数の極小値は …(*) すなわち, 連立方程式 2ap+cq+d=0, 2bq+cp+e=0 の解 p, q から求まり,これにより2乗誤差が最小となる直線 y=px+q が求まる. (上記の式 (*) は極小となるための必要条件であるが,最小2乗法の計算においては十分条件も満たすことが分かっている.)