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回归分析中的病态矩阵及其改进_莫惠栋1
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回归分析中的病态矩阵及其改进_莫惠栋1
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Vol32 No1
pp1 6Jan 2006
作 物 学报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 32 卷 第 1 期
2006 年 1 月1 6 页
回归分析中的病态矩阵及其改进
莫惠栋
扬州大学数量遗传研究室 江苏扬州 225009
摘要 在回归分析中 信息矩阵 XX 的行列式值 detXX如果近于 0 就会造成其逆阵XX
1
的极度膨胀 进而大大
增加回归系数的误差均方 影响回归配合的稳健性和精确 度 因而 detXX 近于 0 的 XX 被称为 病态矩 阵 本文提
出以 X 变数的相关矩阵 R 的行列式值为综合指标 当 detR在区间 001 001 和 00001 00001 但非 0 时 可分
别认为其对应的 XX 是 病态的和 严重病态的 XX 的病态 源于 X 矩阵的 高度列依 赖 可用简单相关系数 多重决
定系数和状态指数度量其列依赖程度 为了改进或消除 XX 的病态 建议 选用1简化原回归模型 2增加新的资料
3对回归系数添加限制条件 4采用诸如脊回归 广义逆 M
回归等非常规回归程序 简要讨论了 病态诊断 的重要性
和病态改进的评价
关键词 回归分析病态矩阵病态的诊断和改进
中图分类号 Q332 S11
4
Illconditioned Matrix and Its Improvement in Regression
MO HuiDong
Laboratory of Quantitative Genetics Yangzhou UniversityYangzhou 225009Jiangsu China
Abstract In regression analysis the information matrix XX is an important factor because of b XX
1
XY If
the determinant value of XX detXX is close to zero the inverse of the XX XX
1
will extremely
inflate the error mean square for regression coefficient will largely increase and in consequence the regression
fitting will be poor robustness and low precision Thus the matrix XX of detXX0 is called illconditioned
matrix In this paper the determinant value of correlative matrix R of X variables detR is used as a synthetic
index for illconditioning i e if the detR lies in the intervals 001 001 and 00001 00001 but
nonzero the corresponding matrix XX can be regarded as illconditioned and seriously illconditioned
respectivelyThe illconditioned XX results from the linear dependency among columns in X matrix Three
diagnostic criteria including linear correlation coefficient multiple determination coefficient and condition index
can measure the degree of the column dependency In order to improve or eliminate the illconditioning of XX
four methods i e 1to reduce the original regression model 2to collect the new data 3to add the
restrictive condition for regression coefficients and 4to adopt the noncustomary regression procedure such as the
ridge regression and the generalized inverseM
regression are suggested The importance of diagnosing the ill
conditioning and the evaluation for improved illconditioning are also discussed briefly
Key words Regression analysis Illconditioned matrix Diagnosis and improvement of illconditioning
1 奇异矩阵和病态矩阵
线性回归分析的正规方程组可写成
XXb XY 1
其最小平方解则为
b XX
1
XY 2
式1和2中的 X 为自变数的 n m表示 n 行 m
列 下同矩阵 X为 X 的转置矩阵 XX 为对称的
m m 方阵 XX
1
为 XX 的逆阵 Y 为依变数的
n 1 向量 b 为待解元的 m 1 向量 这里的 n 为
观察值组数 m 为待估计的回归系数数 在试验统
计和数量遗传学科 往往特称以上的 X 为模型矩阵
或设计矩阵 XX 为信息矩阵
1 3
基金项目 国家自然科学基金39670391资助
作者简介 莫惠栋1934 男 浙江温岭人 教授 博士生导师 研究方向 生物统计学和数量遗传学 Emailmhd28993yahoo com cn
Received收稿日期20050202Accepted接受日期20050518
陈熙昊
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