Beispiel für Nichtlineare Regression

Wissenschaftler des National Institute of Standards and Technology (NIST) möchten die Beziehung zwischen dem Koeffizienten der thermischen Ausdehnung für Kupfer und der Temperatur in Grad Kelvin untersuchen.

Frühere Forschungsergebnisse haben nahegelegt, dass ein nichtlineares Modell mit sieben Parametern zu einer angemessenen Anpassung führt. Die Forscher verwenden die nichtlineare Regression, um die Parameter im Modell zu schätzen.

  1. Öffnen Sie die Beispieldaten Kupferausdehnung.MTW.
  2. Wählen Sie Statistik > Regression > Nichtlineare Regression aus.
  3. Geben Sie im Feld Antwort die Spalte Ausdehnung ein.
  4. Geben Sie in Direkt bearbeiten per Kopieren und Einfügen oder manuell Folgendes ein: (b1+b2*Kelvin+b3*Kelvin^2+b4*Kelvin^3)/(1+b5*Kelvin+b6*Kelvin^2+b7*Kelvin^3)
  5. Klicken Sie auf Parameter.
  6. Geben Sie im Feld Erforderliche Startwerte die folgenden Werte ein:
    Parameter Werte
    b1 1
    b2 -0,1
    b3 0,005
    b4 -1e-6
    b5 -0,005
    b6 0,001
    b7 -1e-7
  7. Klicken Sie in den einzelnen Dialogfeldern auf OK.

Interpretieren der Ergebnisse

Die Darstellung der Anpassungslinie zeigt, dass die Anpassungslinie den beobachteten Werten folgt. Dies ist ein grafischer Beleg dafür, dass das Modell an die Daten angepasst ist. Der p-Wert für den Test auf fehlende Anpassung ist 0,679, und somit gibt es keine Anzeichen dafür, dass das Modell schlecht an die Daten angepasst ist.

Die Warnung zur starken Korrelation der Parameter weist darauf hin, dass mindestens ein Paar der Parameter eine Korrelation mit einem Absolutwert größer als 0,99 aufweist. Da jedoch frühere Untersuchungen nahegelegt haben, dass ein nichtlineares Modell mit sieben Parametern zu einer angemessenen Anpassung an die Daten führt, ändern die Forscher das Modell nicht.

Methode

AlgorithmusGauß-Newton
Max. Iterationen200
Toleranz0,00001

Startwerte für Parameter

ParameterWert
b11
b2-0,1
b30,005
b4-0,000001
b5-0,005
b60,001
b7-0,0000001

Gleichung

Ausdehnung = (1,07764 - 0,122693 * Kelvin + 0,00408638 * Kelvin ** 2 - 1,42627E-06 * Kelvin
     ** 3) / (1 - 0,00576099 * Kelvin + 0,000240537 * Kelvin ** 2 - 1,23144E-07 * Kelvin ** 3)

Parameterschätzwerte

ParameterSchätzwertSE
Schätzwert
b11,077640,170702
b2-0,122690,012000
b30,004090,000225
b4-0,000000,000000
b5-0,005760,000247
b60,000240,000010
b7-0,000000,000000
Ausdehnung = (b1 + b2 * Kelvin + b3 * Kelvin ** 2 + b4 * Kelvin ** 3) / (1 + b5 * Kelvin + b6
     * Kelvin ** 2 + b7 * Kelvin ** 3)

Fehlende Anpassung

QuelleDFSSMSFp
Fehler2291,532440,0066919   
  Fehlende Anpassung2281,525830,00669221,010,679
  Reiner Fehler10,006610,0066125   

Zusammenfassung

Iterationen15
Endgültige SSE1,53244
DFE229
MSE0,0066919
S0,0818039
* WARNUNG * Einige Parameterschätzwerte korrelieren stark. Es wird empfohlen, die
Modellfunktion zu vereinfachen oder die Prädiktoren oder Parameter zu transformieren, um
Kollinearitäten zu vermindern.