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1、Curve fitting,,曲線擬合,,醫(yī)學(xué)研究中X和Y的數(shù)量關(guān)系常常不是線性的,如毒物劑量與動(dòng)物死亡率,人的生長曲線,藥物動(dòng)力學(xué)等,都不是線性的。如果用線性描述將丟失大量信息,甚至得出錯(cuò)誤結(jié)論。 此時(shí)可以用曲線直線化估計(jì)(Curve estimation)或非線性回歸(Nonlinear regression) 方法分析。,,繪制散點(diǎn)圖,根據(jù)圖形和專業(yè)知識(shí)選取曲線類型(可同時(shí)選取幾類) 按曲線類型,作曲線直線化變換 建立直線化的直線回歸方程;作假設(shè)檢驗(yàn),計(jì)算決定系數(shù) 將變量還原,寫出用原變量表達(dá)的曲線方程 比較決定系數(shù)選取“最佳”曲線方程,曲線直線化估計(jì)的步驟,曲線形式(根據(jù)生物學(xué)機(jī)制理論
2、決定),,常見的曲線回歸方程,對(duì)數(shù):,冪函數(shù):,或,指數(shù)函數(shù):,多項(xiàng)式:,,或,logistic:,或,一、利用線性回歸擬合曲線(例1),例 某醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室以已知濃度X的免疫球蛋白A(IgA, g/ml)作火箭電泳, 測(cè)得火箭高度Y(mm)如下表所示。試擬合Y關(guān)于X的非線性回歸方程。,(一)繪制散點(diǎn)圖,決定曲線類型(二)曲線直線化變換 =a+blnX,,(三)建立線性回歸方程,,回歸方程為: =19.7451+7.7771 lnX 方差分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P0.0000,F(xiàn)763.50,表明回歸方程有意義。 確定系數(shù)為0.99,表明回歸擬合原資料很好。,用線性回歸擬合曲線(例2),表
3、9-11 25名重傷病人的住院天數(shù)X與預(yù)后指數(shù)Y,(一)繪制散點(diǎn)圖,決定曲線類型,,(二)曲線直線化變換,,(三)建立線性回歸方程,,回歸方程為: 4.037-0.038X 方差分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P0.0000,F(xiàn)276.38,表明回歸方程有貢獻(xiàn)。 確定系數(shù)為0.9551,表明回歸擬合原資料較好。 轉(zhuǎn)換為原方程的另一種形式:,,,比較兩個(gè)回歸方程可見,對(duì)同一份樣本采用不同估計(jì)方法得到的結(jié)果并不相同。 主要因?yàn)榍€直線化以后的回歸只對(duì)變換后的Y*(lnY)負(fù)責(zé), 得到的線性方程可使Y*與其估計(jì)值 之間的殘差平方和最小,并不保證原變量Y與其估計(jì)值 之間的殘差平方和也是最小。,曲線直線化 非線
4、性最小二乘法,,問題:前一個(gè)例子只對(duì)自變量作對(duì)數(shù)變換的對(duì)數(shù)曲線擬合,能否保證原變量Y與其估計(jì)值 之間的殘差平方和也是最???冪函數(shù)曲線擬合呢?,,問題:如何判斷哪個(gè)曲線擬合方程更佳? 對(duì)于某例,若幾個(gè)常見曲線擬合得到的決定系數(shù)R2如下(曲線直線化): 線性(直線)R2:0.8856 (y = 46.4604 -0.7525 x) 冪曲線R2:0.8293 (y = 159.9297 x-0.7191) 對(duì)數(shù)曲線R2:0.9654 (y = 72.2829 -15.9662 Ln(x) ) 指數(shù)曲線R2: 0.9551(y = 56.6651 e-0.0380 x) 二項(xiàng)式曲線R2:0.9812
5、(y = 55.8221- 1.7103 x +0.0148 x2 ),,問題:如何判斷那個(gè)曲線擬合方程更佳? 對(duì)于上例,用幾個(gè)常見曲線擬合得到的決定系數(shù)R2如下(非線性回歸迭代法): 線性(直線)R2:0.8856 (y = 46.4604 -0.7525 x) 冪曲線R2:0.8413 (y = 88.7890 x-0.4662) 對(duì)數(shù)曲線R2:0.9654 (y = 72.2829 -15.9662 Ln(x) ) 指數(shù)曲線R2: 0.9875(y = 58.6066 e-0.0396 x) 二項(xiàng)式曲線R2:0.9812(y = 55.8221- 1.7103 x +0.0148 x2
6、 ),,散點(diǎn)圖辨析,,如果條件允許最好采用非線性回歸(Nonlinear Regression)擬合冪函數(shù)曲線與指數(shù)函數(shù)曲線 注意繪制散點(diǎn)圖,并結(jié)合專業(yè)知識(shí)解釋,采用SAS進(jìn)行曲線擬合,采用SPSS進(jìn)行曲線擬合,曲線直線化 Analyze Regression Curve Estimation 可選Power 、Logarithmic、Exponential、Quadratic、Cubic 等,,,非線性回歸 Analyze Regression Nonlinear 設(shè)置模型: Model Expression 參數(shù)賦初值:Parameters,,,采用stata進(jìn)行曲線擬合,