需要泊松回归的原因
对因变量是离散型变量的问题建模时,普通的线性回归模型、定序回归模型和逻辑回归模型已经能解决我们大部分的需求。但有一类特殊的因变量记录某个特定事件出现的次数(有序的非负整数),它们被称之为“计数数据”。如果我们按照普通的线性回归模型建模:
虽然等号两边都是具有数值意义的实数,但是等号右边可以是任意连续值,但是等号左边只能是非负实数(计数数据)。因此普通的线性回归模型是无法对计数数据建模的。
泊松回归的假设&模型建立
为了拟合计数数据,我们可以根据泊松分布做出如下假设:
- 任意相等时间间隔内,事件的平均出现次数是固定的
- 任给的两次等待时间是否发生事件是相互独立的
根据如上假设,我们可以设定事件在单位时间内发生次的概率为:
其中表示单位时间内事件发生次数的期望。
注意虽然单位时间内事件发生次数只能是非负整数,但是期望却可以是小数。
因为是连续的,因此我们可以直接考虑自变量和之间的关系,另外考虑到是非负实数,我们可以建立线性回归模型:
参数估计
假设是第个样本的观测,其中表示自变量向量,表示因变量(即样本在单位时间内出现的次数)。根据假定的模型,我们可以得到该样本的概率为:
根据所有样本,我们计算出整个样本集的似然函数:
其中表示参数向量,取对数后得到表达式:
对“对数似然函数”求极值后我们可以得到参数估计值,记为
检验统计量
泊松回归模型中的真实分布是未知的,但是基于中心极限定理,将近似服从正态分布:
因此只要我们能准确地估计的标准差,我们就可以构造如下检验统计量对各个自变量的显著性进行检验:
在原假设成立的情况下,该检验统计量近似服从标准正态分布。因此对于给定的显著性水平如,我们可以根据的绝对值是否大于来决定是否拒绝原假设。
如果需要检验模型的整体显著性水平,我们可以使用似然比检验,其统计量为:
这里乘上系数主要是方便构造具有特殊分布的检验统计量,属于统计推断中的常见做法。
其中表示长度为自变量系数向量。当原假设成立且样本量足够大时近似服从自由度为的卡方分布,自此我们即可完成模型整体显著性水平的检验。
网友评论