Анализ мультиколлинеарности (пример)
Материал из MachineLearning.
(→Литература) |
м |
||
Строка 22: | Строка 22: | ||
Равенство единице фактора инфляции дисперсии говорит об ортогональности вектора значений признака остальным. Если значение <tex>VIF_j</tex> велико, то <tex>1-R^2_j</tex> — мало, то есть <tex>R_j^2</tex> близко к 1. Большие значения фактора инфляции дисперсии соответствуют почти линейной зависимости j-го столбца от остальных. | Равенство единице фактора инфляции дисперсии говорит об ортогональности вектора значений признака остальным. Если значение <tex>VIF_j</tex> велико, то <tex>1-R^2_j</tex> — мало, то есть <tex>R_j^2</tex> близко к 1. Большие значения фактора инфляции дисперсии соответствуют почти линейной зависимости j-го столбца от остальных. | ||
=== Методика Belsley, Kuh, и Welsch (BKW) === | === Методика Belsley, Kuh, и Welsch (BKW) === | ||
- | Диагностика Коллинеарности BKW основана на двух элементах, относящихся к <tex> n \times p</tex> матрице данных <tex>X </tex> использующейся в линейной регрессии <tex> y = X \beta + \epsilon</tex> : the scaled condition indexes и the variance-decomposition proportions. Оба этих диагностических элемента могут быть получены из сингулярного разложения (SVD) матрицы <tex>X</tex>: <tex> X=UD{V^{T}}</tex>, где <tex>{U}^{T}U={V}^{T}V={I}_{p}</tex> и <tex>D</tex> - диогональная с неотрицательными элементами <tex>{\mu}_{1},...,{\mu}_{p}</tex> называющимися сингулярными значениями <tex>X</tex> : | + | Диагностика Коллинеарности BKW основана на двух элементах, относящихся к <tex> n \times p</tex> матрице данных <tex>X </tex> использующейся в линейной регрессии <tex> y = X \beta + \epsilon</tex> : индексы состояния(the scaled condition indexes) и the variance-decomposition proportions. Оба этих диагностических элемента могут быть получены из сингулярного разложения (SVD) матрицы <tex>X</tex>: <tex> X=UD{V^{T}}</tex>, где <tex>{U}^{T}U={V}^{T}V={I}_{p}</tex> и <tex>D</tex> - диогональная с неотрицательными элементами <tex>{\mu}_{1},...,{\mu}_{p}</tex> называющимися сингулярными значениями <tex>X</tex>. Индексы состояния это: |
- | <tex>{\eta}_{k}\equiv\frac{{\mu}_{max}}{{\mu}_{k}}</tex>, <tex>k=1,...,p</tex> | + | <tex>{\eta}_{k}\equiv\frac{{\mu}_{max}}{{\mu}_{k}}</tex>, <tex>k=1,...,p</tex> <br /> |
- | <tex>\mbox{var}({b}_{k})={\sigma}^{2} \sum_{j} {\frac{{\upsilon}^{2}_{kj}}{{\mu}^{2}_{j}}}</tex> | + | <tex>{\eta}_{k} \geq 0 </tex> для всех <tex>k</tex>. Большое значение <tex>{\eta}_{k}</tex> указывает на зависимость близкую к линейной между признаками и чем больше <tex>{\eta}_{k}</tex> тем сильнее зависимость. Дисперсионные соотношения разложения проистекают из того факта, что используя SVD ковариационная матрица метода наименьших квадратов <tex> b=(X^{T}X)^{-1}X^{T}y</tex> может записана как:<br /> <tex> V(b)={\sigma}^{2}(X^{T}X)^{-1} = {\sigma}^{2}V D^{-2} V^{T}</tex> (3)<br /> |
+ | где <tex>{\sigma}^{2}</tex> это дисперсия возмущения <tex>\varepsilon</tex>. Таким образом дисперсия k-го регрессионного коэффициента <tex>{b}_{k}</tex> это k-й диогональный элемент (3): <br /> | ||
+ | |||
+ | <tex>\mbox{var}({b}_{k})={\sigma}^{2} \sum_{j} {\frac{{\upsilon}^{2}_{kj}}{{\mu}^{2}_{j}}}</tex><br /> | ||
, <tex>V\equiv({\upsilon}_{ij})</tex> | , <tex>V\equiv({\upsilon}_{ij})</tex> | ||
{| class="wikitable" style="text-align: center;" | {| class="wikitable" style="text-align: center;" |
Версия 11:45, 7 июня 2010
Мультиколлинеарность — тесная корреляционная взаимосвязь между отбираемыми для анализа факторами, совместно воздействующими на общий результат, которая затрудняет оценивание регрессионных параметров.
Содержание |
Постановка задачи
Задана выборка откликов и признаков. Рассматривается множество линейных регрессионных моделей вида:
Предполагается, что вектор регрессионных невязок имеет нулевое математическое ожидание и дисперсию
.
Требуется создать инструмент исследования мультиколлинеарности признаков (методики VIF, Belsley) и исследовать устойчивость модели на зависимость параметров модели от дисперсии случайной переменной и выбросов в выборке.
Описание алгоритма
Фактор инфляции дисперсии (VIF)
Дисперсия :
Первая дробь связана с дисперсией невязок и дисперсией векторов признаков. Вторая — фактор инфляции дисперсии, связанный с корреляцей данного признака с другими:
где — коэффициент детерминации j-го признака относительно остальных:
Равенство единице фактора инфляции дисперсии говорит об ортогональности вектора значений признака остальным. Если значение велико, то
— мало, то есть
близко к 1. Большие значения фактора инфляции дисперсии соответствуют почти линейной зависимости j-го столбца от остальных.
Методика Belsley, Kuh, и Welsch (BKW)
Диагностика Коллинеарности BKW основана на двух элементах, относящихся к матрице данных
использующейся в линейной регрессии
: индексы состояния(the scaled condition indexes) и the variance-decomposition proportions. Оба этих диагностических элемента могут быть получены из сингулярного разложения (SVD) матрицы
:
, где
и
- диогональная с неотрицательными элементами
называющимися сингулярными значениями
. Индексы состояния это:
,
для всех
. Большое значение
указывает на зависимость близкую к линейной между признаками и чем больше
тем сильнее зависимость. Дисперсионные соотношения разложения проистекают из того факта, что используя SVD ковариационная матрица метода наименьших квадратов
может записана как:
(3)
где это дисперсия возмущения
. Таким образом дисперсия k-го регрессионного коэффициента
это k-й диогональный элемент (3):
,
Condition index | ||||
---|---|---|---|---|
| | | ... | |
| | ... | ... | |
. | . | . | . | |
. | . | . | . | |
. | . | . | . | |
| | | ... | |
,
,
,
,
далее
,
,
,
Вычислительный эксперимент
Исходный код
Смотри также
Литература
![]() | Данная статья является непроверенным учебным заданием.
До указанного срока статья не должна редактироваться другими участниками проекта MachineLearning.ru. По его окончании любой участник вправе исправить данную статью по своему усмотрению и удалить данное предупреждение, выводимое с помощью шаблона {{Задание}}. См. также методические указания по использованию Ресурса MachineLearning.ru в учебном процессе. |