DamiRocK

Матрица-шляпница в четырёх моделях: константа, парабола и группы

Находим H, прогнозы и суммы квадратов для четырёх заданных конструкций. Источник содержит условия без ключа; весь расчёт обозначен как редакционный.

Научная визуализация Матрица-шляпница в четырёх моделях: константа, парабола и группы
H=X(XᵀX)⁻¹Xᵀ; H²=H; Hᵀ=H
Матрица-проектор второй модели: n=3, xᵢ=i.

Условия источника

Найдите H, ŷ, SSR, ESS и TSS: 1) регрессия только на константу, n=10; 2) константа и x при n=3, xᵢ=i, yᵢ=i²; 3) n=15, yᵢ=i, первые пять x равны 0, остальные 1; 4) те же данные, но индикатор заменён на противоположный.

В источнике ответ не заполнен. Далее — редакционное решение. Jm обозначает матрицу m×m, заполненную единицами.

Только константа

H=J₁₀/10, ŷ=ȳ1, SSR=TSS=Σ(yᵢ−ȳ)², ESS=0. Числа y в первом пункте не заданы, поэтому численный ответ для суммы квадратов невозможен.

Три точки параболы

Для y=(1,4,9)ᵀ получаем H=(1/6)[[5,2,−1],[2,2,2],[−1,2,5]]. Коэффициенты (−10/3,4), прогнозы (2/3,14/3,26/3), остатки (1/3,−2/3,1/3).

SSR=2/3; TSS=98/3; ESS=32. Сумма двух последних компонент разложения действительно даёт TSS.

Пятнадцать наблюдений с индикатором

В обеих версиях H=diag(J₅/5,J₁₀/10). Прогнозы первых пяти наблюдений равны 3, остальных — 10,5. Для исходного индикатора свободный член 3, наклон 7,5; для противоположного — 10,5 и −7,5.

TSS=280; SSR=185/2; ESS=375/2. Внутри первой группы сумма квадратов отклонений равна 10, во второй — 82,5. Замена кодирования не меняет пространство регрессоров, прогнозы и качество подгонки.

Проверка матрицы

Во всех случаях Hᵀ=H и H²=H. След H равен числу независимых регрессоров: 1 в первом пункте и 2 в остальных. Эти свойства дают дополнительную проверку вычислений.

Борис Демешев и участники · Исходные четыре задания · CC BY 4.0. Решение редакции; численные матрицы проверены.

Reading preferences

Appearance
Contrast
More options

Saved only in this browser. Your device’s reduced-motion setting is always respected. Browser zoom works throughout the site.