Вычисление коэффициентов линейной множественной регрессии

Цель работы. Используя пространственную выборку таблицы 3.1 необходимо вычислить вектор коэффициентов

уравнения регрессии (3.1).

Расчетные соотношения. Вектор коэффициентов, найденный методом наименьших квадратов является решением следующей системы уравнений:

,

где - матрица размера , первый столбец которой составлен из 1, а другие два столбца составлены из значений ,т.е. матрица имеет следующую структуру (символы … означают не отображенные элементы)

,

а - вектор, составленный из 10 значений , т.е.

.

Матрица имеет обратную матрицу и тогда вектор коэффициентов вычисляется в виде:

. (3.2)

Матричные функции Excel. Для реализации этой матричной формулы в необходимо выполнить следующие операции: транспонирование; умножение матриц (частный случай – умножение матрицы на вектор); вычисление обратной матрицы. Все эти операции можно реализовать с помощью следующих матричных функций Excel. Для работы с этими функциями можно или а) обратиться к Мастеру функций и выбрать нужную категорию функций, затем указать имя функции и задать соответствующие диапазоны ячеек, или б) ввести с клавиатуры имя функции задать соответствующие диапазоны ячеек.

Транспонирование матрицы осуществляется с помощью функции ТРАНСП (категория функций – Ссылки и массивы). Обращение к функции имеет вид:

ТРАНСП (диапазон ячеек),

где параметр диапазон ячеек задает все элементы транспонируемой матрицы (или вектора).

Умножение матриц осуществляется с помощью функции МУМНОЖ (категория функций – Математические).Обращение к функции имеет вид:

МУМНОЖ(диапазон_1;диапазон_2),

где параметр диапазон_1 задает элементы первой из перемножаемых матриц, а параметр диапазон_2 – элементы второй матрицы. При этом перемножаемые матрицы должны иметь соответствующие размеры (если первая матрица , вторая - , то результатом будет матрица ).

Обращение матрицы (вычисление обратной матрицы) осуществляется с помощью функции МОБР (категория функций – Математические). Обращение к функции имеет вид:

МОБР (диапазон ячеек),

где параметр диапазон ячеек задает все элементы обращаемой матрицы, которая должна быть квадратной и невырожденной.

При использовании этих функций необходимо соблюдать следующий порядок действий:

· выделить фрагмент ячеек, в которые будет занесен результат выполнения матричных функций (при этом надо учитывать размеры исходных матриц);

· ввести арифметическое выражение, содержащее обращение к матричным функциям Excel;

· одновременно нажать клавиши [Ctrl], [Shift], [Enter]. Если этого не сделать, то вычислится только один элемент результирующей матрицы или вектора.

Решение. Сформируем матрицу и вектор (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Вычисление коэффициентов множественной регрессии

Затем выполним формирование матрицы , вектора и вычисление вектора по формуле (3.2). Все эти вычисления показаны на рис. 3.1.

Получен вектор коэффициентов и тогда уравнение регрессии (3.1) примет вид:

. (3.3)

Лабораторная работа № 3.2