কেন হয়


14

দ্রষ্টব্য: SST = স্কোয়ারের মোটের সমষ্টি, SSE = = স্কোয়ার ত্রুটির সমষ্টি , এবং SSR = = স্কোয়ারগুলির রেজিস্ট্রেশন সমষ্টি। শিরোনামে সমীকরণটি প্রায়শই এইভাবে লেখা হয়:

i=1n(yiy¯)2=i=1n(yiy^i)2+i=1n(y^iy¯)2

খুব সোজা প্রশ্ন, কিন্তু আমি একটি স্বজ্ঞাত ব্যাখ্যা খুঁজছি। Intuitively, এটা আমার মনে হচ্ছে মত SSTSSE+SSR আরো জানার জন্য হবে। উদাহরণ স্বরূপ, ধরুন বিন্দু xi y- মান সংশ্লিষ্ট হয়েছে yi=5 এবং Y আমি = 3 , যেখানে Y আমি রিগ্রেশন লাইনে সংশ্লিষ্ট বিন্দু। এছাড়াও অনুমান ডেটা সেটটি জন্য গড় y- মান হয় ˉ Y = 0 । তারপরে এই নির্দিষ্ট পয়েন্টের জন্য আমি, এসy^i=3y^iy¯=0SST=(50)2=52=25 ,SSE=(53)2=22=4 এবংSSR=(30)2=32=9 । স্পষ্টতই,9+4<25 । এই ফলাফলটি পুরো ডেটাসেটে সাধারণীকরণ করবে না? আমি পাই না।


1
খুব ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত থ্রেডগুলিরও ভাল উত্তর রয়েছে: stats.stackexchange.com/questions/1447 , stats.stackexchange.com/questions/118 , stats.stackexchange.com/questions/123651 , stats.stackexchange.com/questions/204930 , এবং stats.stackexchange.com/questions/127598
হোবার

উত্তর:


15

যোগ করা এবং বিয়োগ করা সুতরাং আমাদের তা দেখাতে হবে n i = 1

i=1n(yiy¯)2=i=1n(yiy^i+y^iy¯)2=i=1n(yiy^i)2+2i=1n(yiy^i)(y^iy¯)+i=1n(y^iy¯)2
i=1n(yiy^i)(y^iy¯)=0. Write
i=1n(yiy^i)(y^iy¯)=i=1n(yiy^i)y^iy¯i=1n(yiy^i)
So, (a) the residuals ei=yiy^i need to be orthogonal to the fitted values, i=1n(yiy^i)y^i=0, and (b) the sum of the fitted values needs to be equal to the sum of the dependent variable, i=1nyi=i=1ny^i.

eXβ^=(yXβ^)Xβ^=(yX(XX)1Xy)Xβ^=y(XX(XX)1XX)β^=y(XX)β^=0
As for (b), the derivative of the OLS criterion function with respect to the constant (so you need one in the regression for this to be true!), aka the normal equation, is
SSRα^=2i(yiα^β^xi)=0,
which can be rearranged to
iyi=nα^+β^ixi
The right hand side of this equation evidently also is i=1ny^i, as y^i=α^+β^xi.

3

(1) Intuition for why SST=SSR+SSE

When we try to explain the total variation in Y (SST) with one explanatory variable, X, then there are exactly two sources of variability. First, there is the variability captured by X (Sum Square Regression), and second, there is the variability not captured by X (Sum Square Error). Hence, SST=SSR+SSE (exact equality).

(2) Geometric intuition

Please see the first few pictures here (especially the third): https://sites.google.com/site/modernprogramevaluation/variance-and-bias

Some of the total variation in the data (distance from datapoint to Y¯) is captured by the regression line (the distance from the regression line to Y¯) and error (distance from the point to the regression line). There's not room left for SST to be greater than SSE+SSR.

(3) The problem with your illustration

You can't look at SSE and SSR in a pointwise fashion. For a particular point, the residual may be large, so that there is more error than explanatory power from X. However, for other points, the residual will be small, so that the regression line explains a lot of the variability. They will balance out and ultimately SST=SSR+SSE. Of course this is not rigorous, but you can find proofs like the above.

Also notice that regression will not be defined for one point: b1=(XiX¯)(YiY¯)(XiX¯)2, and you can see that the denominator will be zero, making estimation undefined.

Hope this helps.

--Ryan M.


1

When an intercept is included in linear regression(sum of residuals is zero), SST=SSE+SSR.

prove

SST=i=1n(yiy¯)2=i=1n(yiy^i+y^iy¯)2=i=1n(yiy^i)2+2i=1n(yiy^i)(y^iy¯)+i=1n(y^iy¯)2=SSE+SSR+2i=1n(yiy^i)(y^iy¯)
Just need to prove last part is equal to 0:
i=1n(yiy^i)(y^iy¯)=i=1n(yiβ0β1xi)(β0+β1xiy¯)=(β0y¯)i=1n(yiβ0β1xi)+β1i=1n(yiβ0β1xi)xi
In Least squares regression, the sum of the squares of the errors is minimized.
SSE=i=1n(ei)2=i=1n(yiyi^)2=i=1n(yiβ0β1xi)2
Take the partial derivative of SSE with respect to β0 and setting it to zero.
SSEβ0=i=1n2(yiβ0β1xi)1=0
So
i=1n(yiβ0β1xi)1=0
Take the partial derivative of SSE with respect to β1 and setting it to zero.
SSEβ1=i=1n2(yiβ0β1xi)1xi=0
So
i=1n(yiβ0β1xi)1xi=0
Hence,
i=1n(yiy^i)(y^iy¯)=(β0y¯)i=1n(yiβ0β1xi)+β1i=1n(yiβ0β1xi)xi=0
SST=SSE+SSR+2i=1n(yiy^i)(y^iy¯)=SSE+SSR


আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.