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1 Probabilidade e Estatística Prof. Dr. Marcos A. S. de Jesus 2 AULA 09 Regressão Linear Regressão Linear Introdução O que chamamos de regressão linear é uma fórmula matemática usada para fazer uma estimativa sobre o possível valor de uma variável dependente ou resposta, geralmente chamada de (y) quando são conhecidos os valores de outra variável independente ou explicativa (x). A regressão linear é usada, principalmente, para verificar como o valor de "y" pode sofrer variação em função da variável "x". A reta que contém os valores da verificação da variação é denominada de reta de regressão linear e expressa por 𝒚 = 𝒂 + 𝒃𝒙. Quando a variável explicativa "x" tem um valor único, a regressão será chamada de regressão linear simples. 3 Regressão Linear Uma das ideias centrais de uma regressão linear é estudar o que temos, para entender como intervir no futuro. O método garante um aspecto importante no mercado. Temos cada vez mais, entrega de produtos mais customizados. O modelo de regressão linear é uma técnica que permite fazer previsões de cenários com indicadores, otimização de processos, projeções em vários setores de uma empresa, tomadas de decisões gerenciais com previsões mais precisas e correção de erros. Ajustamento da reta de regressão do tipo 𝒚 = 𝒂 + 𝒃𝒙 Quando se estuda a variação de uma variável y em função de uma variável x, diz- se que y é a variável dependente e que x é a variável independente ou explanatória. Veja que o gráfico a seguir já apresenta a equação da reta que foi determinada a partir dos dados que envolvem a idade de um grupo de animais e a massa corporal de cada um deles. 4 y = 0,6684x - 1,1582 0,0 3,0 6,0 9,0 12,0 15,0 18,0 21,0 24,0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 M A SS A D O A N IM A L EM K g IDADE DO ANIMAL EM MESES REGRESSÃO LINEAR DA MASSA EM FUNÇÃO DA IDADE Y Y previsto Linear (Y previsto) Gráfico de Regressão Linear Cálculo de Previsão No caso expresso no gráfico qual será a massa esperada para um animal, se ele tem 38 anos de idade? Basta substituirmos na equação 𝑦 = 0,6684𝑥 − 1,1582 o valor para 𝑥 = 38 𝑎𝑛𝑜𝑠. Fica: 𝒚 = 𝟎, 𝟔𝟔𝟖𝟒. 𝟑𝟖 − 𝟏, 𝟏𝟓𝟖𝟐. y = 24,2 𝒂𝒏𝒐𝒔. Essa é a massa esperada para quando o animal estiver com a idade de 38 anos. Não esqueça que nesse caso já foi dado a equação da reta de regressão linear. Mas, o que queremos mesmo aprender a determiná-la para uma situação que nos interessa fazer estimativas baseadas no comportamento de um conjunto de dados. Portanto, a partir de um conjunto de dados numéricos, determinemos os valores dos coeficientes a e b da reta. 5 Entendendo o ajuste da reta de regressão Na questão a seguir a idade de crianças e, suas massas. Queremos estudar como a sua massa, “peso” varia em função da idade. Idade (x) em anos Massa (y) Kg x.y x2 1 9,8 9,8 1 2 12,1 24,2 4 3 13,8 41,4 9 4 16,5 66 16 5 18,1 90,5 25 6 18,9 113,4 36 7 22,5 157,5 49 8 23,2 185,6 64 9 27,5 247,5 81 10 28,3 283 100 55 190,7 1218,9 385 Entendendo o ajuste da reta de regressão Vamos ajustar a reta reta 𝒚 = 𝒂 + 𝒃𝒙. Neste caso iremos estabelecer a dependência entre as variáveis, Massa e Idade. Teremos que calcular os valores dos coeficientes a e b. Em seguida, escreveremos a equação: 𝒚 = 𝒂 + 𝒃𝒙 𝒃 = 𝒏.σ 𝒙.𝒚−σ 𝒙.σ 𝒚 𝒏.σ 𝒙𝟐−(σ 𝒙)𝟐 𝒂 = 𝒚 − 𝒃. 𝒙, n é o tamanho da amostra. 𝑥 é 𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑥𝑖 𝒙 = σ 𝒙𝒊 𝒏 𝑦 é 𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑦𝑖 𝒚 = σ 𝒚𝒊 𝒏 6 Calculando os valores dos coeficientes a e b 𝐧 = 𝟏𝟎. 𝐀 𝐭𝐚𝐛𝐞𝐥𝐚 𝐜𝐨𝐧𝐭é𝐦 𝟏𝟎 𝐝𝐚𝐝𝐨𝐬. Calculemos primeiramente o valor do coeficiente b 𝒃 = 𝒏.σ𝒙. 𝒚 − σ𝒙.σ𝒚 𝒏.σ𝒙𝟐 − (σ𝒙)𝟐 𝐛 = 𝟏𝟎. 𝟏𝟐𝟏𝟖,𝟖 − 𝟓𝟓 .(𝟏𝟗𝟎,𝟕) 𝟏𝟎. 𝟑𝟖𝟓 −(𝟓𝟓)𝟐 𝒃 = 𝟏𝟐.𝟏𝟖𝟖 − 𝟏𝟎.𝟒𝟖𝟖,𝟓 𝟑𝟖𝟓𝟎 −(𝟑𝟎𝟐𝟓) 𝒃 = 𝟏𝟕𝟎𝟎,𝟓 𝟖𝟐𝟓 𝒃 = 𝟐, 𝟎𝟔𝟏𝟐𝟏𝟐 Vamos calcular o valor de (a) com o valor de b = 2,06. 𝑎 = 𝑦 − 𝑏. 𝑥, n é o tamanho da amostra. n = 10 𝑥 é 𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑥𝑖 𝑥 = 55 10 = 5,5 𝑦 é 𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑦𝑖 𝑦 = 190,7 10 = 19,07 𝑎 = 𝑦 − 𝑏. 𝑥, 𝑎 = 19,07 − 2,06. (5,5) 𝒂 = 𝟕, 𝟕𝟒 Então a equação da reta de regressão é: y = 7,74 + 2,06.x, Se quisermos saber a massa esperada de uma criança de 12 anos de idade, basta substituir na equação o valor de x por 12. y = 7,74 + 2,06.(12) y = 32,46 kg 7 Gráfico da reta ajustada y = 2.0612x + 7.7333 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 M as sa M u sc u la r e m K g Idade em anos Regressão Linear entre a Idade e Massa Muscular Y Y previsto Linear (Y previsto) “A esperança é o único bem comum a todos os homens; aqueles que nada mais têm - ainda a possuem. Tales de Mileto (624 a.C. – 558 a.C.)
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