線形回帰計算機

最小二乗法による回帰直線を手順を追って求める

この計算機は、最小二乗法を用いて、与えられたペアデータに対する最小二乗近似直線(回帰直線)を求め、手順も表示します。

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入力内容

$$$\left\{\left(1, 2\right), \left(2, 5\right), \left(3, 7\right), \left(4, 11\right), \left(5, 15\right)\right\}$$$ に対する最小二乗回帰直線を求めよ。

解答

観測数は $$$n = 5$$$ です。

以下の表を作成してください:

$$$x$$$$$$y$$$$$$x y$$$$$$x^{2}$$$$$$y^{2}$$$
$$$1$$$$$$2$$$$$$2$$$$$$1$$$$$$4$$$
$$$2$$$$$$5$$$$$$10$$$$$$4$$$$$$25$$$
$$$3$$$$$$7$$$$$$21$$$$$$9$$$$$$49$$$
$$$4$$$$$$11$$$$$$44$$$$$$16$$$$$$121$$$
$$$5$$$$$$15$$$$$$75$$$$$$25$$$$$$225$$$
$$$\sum$$$$$$15$$$$$$40$$$$$$152$$$$$$55$$$$$$424$$$

最小二乗回帰直線は$$$y = m x + b$$$です。

$$$m = \frac{n(\sum xy)-(\sum x)(\sum y)}{n(\sum x^2)-(\sum x)^2} = \frac{5 \cdot 152 - \left(15\right)\cdot \left(40\right)}{5 \cdot 55 - 15^{2}} = \frac{16}{5}$$$

$$$b = \frac{(\sum y)(\sum x^2)-(\sum x)(\sum xy)}{n(\sum x^2)-(\sum x)^2} = \frac{\left(40\right)\cdot \left(55\right) - \left(15\right)\cdot \left(152\right)}{5 \cdot 55 - 15^{2}} = - \frac{8}{5}$$$

したがって、最小二乗回帰直線は $$$y = \frac{16 x}{5} - \frac{8}{5}$$$ です。

解答

最小二乗回帰直線は$$$y = \frac{16 x}{5} - \frac{8}{5} = 3.2 x - 1.6$$$Aです。


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