Для данных
найдите уравнение квадратичной регрессии и коэффициент детерминации . Приведите вывод.
Сразу заметим, что метод наименьших квадратов здесь не понадобится. У квадратичной функции три свободных параметра , , , и точек данных ровно три. Три точки с различными значениями задают единственную параболу, поэтому решение по методу наименьших квадратов совпадает с интерполяционной параболой: минимально возможная сумма квадратов остатков равна и она достигается. Именно поэтому вся задача сводится к решению линейной системы .
Подставим каждую точку в .
Исключим , вычитая соседние уравнения. Разность сразу убирает , потому что во всех трёх уравнениях его коэффициент один и тот же:
Возьмём разность ещё раз, найдём и подставим обратно.
Уравнение регрессии имеет вид
Двукратное вычитание — это вторая разность данных ( на шаг в ), и именно поэтому получился отрицательным: приращения убывают, значит кривая изгибается вниз.
Вычислим прогнозные значения и сумму квадратов остатков.
Каждое прогнозное значение совпало с наблюдаемым, поэтому
Завершим вычислением — и проверим, что знаменатель не нулевой. При получаем
значит определён корректно и
Отнесёмся к результату с должной долей скепсиса. Здесь — структурная неизбежность, а вовсе не доказательство того, что квадратичная модель хороша. Любые три точки, какими бы зашумлёнными они ни были, дадут при подгонке параболой — ровно так же, как любые две точки дают для прямой. Чтобы вообще что-то узнать о качестве модели, точек должно быть больше, чем параметров: при и параметрах остаточных степеней свободы ноль, а скорректированный не определён.
Need to solve a different problem like this? Open the solver →