机器学习--- 一元线性回归数学推导以及Python实现

一元线性回归的数学推导

一元线性回归概念


用相关系数去衡量线性相关性的强弱。

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一元线性回归模型

如果 X 和 Y 之间存在着较强的相关关系,则我们有 Y ≈ α+βX,如果我们能求出 α  和 β 的值,根据 X 的值,可以得到 Y 预测值:

 

如何确定  α  和 β 呢?我们确定的 α  和 β 可以使得 平方误差和最小,根据最小二乘法:


式中: α  和 β 未知。求上式子最小时候的α  和 β 值。对α  和 β 求偏导。

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根据:
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最后可得:

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数学简单示例:

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参考:
黄志洪老师课件

一元线性回归的Python实现

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import sklearn
from sklearn.linear_model import LinearRegression
#载入数据
lr = LinearRegression(fit_intercept=True)
columns = ["mpg", "cylinders", "displacement", "horsepower", "weight", "acceleration", "model year", "origin", "car name"]
cars = pd.read_table("auto_mpg.data",delim_whitespace=True, names=columns)
#训练数据
lr.fit(cars[["weight"]], cars[["mpg"]])
predictions = lr.predict(cars[["weight"]])
#显示图形
plt.scatter(cars[["weight"]], cars["mpg"], c='red')
plt.scatter(cars[["weight"]], predictions, c='blue')
plt.show()
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