京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
多重共线性问题的几种解决方法
在多元线性回归模型经典假设中,其重要假定之一是回归模型的解释变量之间不存在线性关系,也就是说,解释变量X1,X2,……,Xk中的任何一个都不能是其他解释变量的线性组合。如果违背这一假定,即线性回归模型中某一个解释变量与其他解释变量间存在线性关系,就称线性回归模型中存在多重共线性。多重共线性违背了解释变量间不相关的古典假设,将给普通最小二乘法带来严重后果。
这里,我们总结了8个处理多重共线性问题的可用方法,大家在遇到多重共线性问题时可作参考:
1、保留重要解释变量,去掉次要或可替代解释变量
2、用相对数变量替代绝对数变量
3、差分法
4、逐步回归分析
5、主成份分析
6、偏最小二乘回归
7、岭回归
8、增加样本容量
这次我们主要研究逐步回归分析方法是如何处理多重共线性问题的。
逐步回归分析方法的基本思想是通过相关系数r 、拟合优度R2 和标准误差三个方面综合判断一系列回归方程的优劣,从而得到最优回归方程。具体方法分为两步:
第一步,先将被解释变量y对每个解释变量作简单回归:
对每一个回归方程进行统计检验分析(相关系数r 、拟合优度R2 和标准误差),并结合经济理论分析选出最优回归方程,也称为基本回归方程。
第二步,将其他解释变量逐一引入到基本回归方程中,建立一系列回归方程,根据每个新加的解释变量的标准差和复相关系数来考察其对每个回归系数的影响,一般根据如下标准进行分类判别:
1.如果新引进的解释变量使R2 得到提高,而其他参数回归系数在统计上和经济理论上仍然合理,则认为这个新引入的变量对回归模型是有利的,可以作为解释变量予以保留。
2.如果新引进的解释变量对R2 改进不明显,对其他回归系数也没有多大影响,则不必保留在回归模型中。
3.如果新引进的解释变量不仅改变了R2 ,而且对其他回归系数的数值或符号具有明显影响,则认为该解释变量为不利变量,引进后会使回归模型出现多重共线性问题。不利变量未必是多余的,如果它可能对被解释变量是不可缺少的,则不能简单舍弃,而是应研究改善模型的形式,寻找更符合实际的模型,重新进行估计。如果通过检验证明回归模型存在明显线性相关的两个解释变量中的其中一个可以被另一个很好地解释,则可略去其中对被解释变量影响较小的那个变量,模型中保留影响较大的那个变量。
下边我们通过实例来说明逐步回归分析方法在解决多重共线性问题上的具体应用过程。
具体实例
例1 设某地10年间有关服装消费、可支配收入、流动资产、服装类物价指数、总物价指数的调查数据如表1,请建立需求函数模型。
表1 服装消费及相关变量调查数据
|
年份 |
服装开支 C (百万元) |
可支配收入 Y (百万元) |
流动资产 L (百万元) |
服装类物价指数Pc 1992年=100 |
总物价指数 P0 1992年=100 |
|
1988 |
8.4 |
82.9 |
17.1 |
92 |
94 |
|
1989 |
9.6 |
88.0 |
21.3 |
93 |
96 |
|
1990 |
10.4 |
99.9 |
25.1 |
96 |
97 |
|
1991 |
11.4 |
105.3 |
29.0 |
94 |
97 |
|
1992 |
12.2 |
117.7 |
34.0 |
100 |
100 |
|
1993 |
14.2 |
131.0 |
40.0 |
101 |
101 |
|
1994 |
15.8 |
148.2 |
44.0 |
105 |
104 |
|
1995 |
17.9 |
161.8 |
49.0 |
112 |
109 |
|
1996 |
19.3 |
174.2 |
51.0 |
112 |
111 |
|
1997 |
20.8 |
184.7 |
53.0 |
112 |
111 |
(1)设对服装的需求函数为
用最小二乘法估计得估计模型:
模型的检验量得分,R2=0.998,D·W=3.383,F=626.4634
(2)求各解释变量的基本相关系数
上述基本相关系数表明解释变量间高度相关,也就是存在较严重的多重共线性。
(3)为检验多重共线性的影响,作如下简单回归:
各方程下边括号内的数字分别表示的是对应解释变量系数的t检验值。
观察以上四个方程,根据经济理论和统计检验(t检验值=41.937最大,拟合优度也最高),收入Y是最重要的解释变量,从而得出最优简单回归方程。
(4)将其余变量逐个引入,计算结果如下表2:
表2 服装消费模型的估计
结果分析:
①在最优简单回归方程中引入变量Pc,使R2由0.9955提高到0.9957;根据经济理论分析,
正号,
负号是合理的。然而t检验
不显著(
),而从经济理论分析,Pc应该是重要因素。虽然Y与Pc高度相关,但并不影响收入Y回归系数
的显著性和稳定性。依照第1条判别标准,Pc可能是“有利变量”,暂时给予保留。
②模型中引入变量L ,R2 由0.9957提高到0.9959, 值略有提高。一方面,虽然Y 与L ,Pc与L 均高度相关,但是L 的引入对回归系数、
的影响不大(其中
的值由0.1257变为0.1387,
值由-0.0361变为-0.0345,变化很小);另一方面,根据经济理论的分析,L与服装支出C之间应该是正相关关系,即
的符号应该为正号而非负号,依照第2条判别标准,解释变量L不必保留在模型中。
③舍去变量L ,加入变量P0 ,使R2 由0.9957提高到0.9980,R2 值改进较大。、
、
均显著(这三个回归系数的t检验值绝对值均大于
),从经济意义上看也是合理的(服装支出C与Y,P0之间呈正相关,而与服装价格Pc之间呈负相关关系)。根据判别标准第1条,可以认为Pc、P0皆为“有利变量”,给予保留。
④最后再引入变量L ,此时R2 =0.9980没有增加(或几乎没有增加),新引入变量对其他三个解释变量的参数系数也没有产生多大影响,可以确定L 是多余变量,根据判别标准第2条,解释变量L 不必保留在模型中。
因此我们得到如下结论:回归模型为最优模型。
通过以上案例的分析,我们从理论和实际问题两方面具体了解了逐步回归分析是如何对多重共线性问题进行处理的。事实上,一般统计软件如SPSS,在回归模型的窗口中都会提供变量逐步进入的选项,勾选后实际上就是选择了运用逐步回归的思想来构建回归模型。运用SPSS软件不需要我们懂得其背后的运行规律,然而作为分析师,了解并理解模型背后的理论知识,将更有助于我们理解模型、解释结论背后的内在含义,从而达到更好地分析问题的目的。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
平均数是数据分析、数理统计与日常运算中最基础、最常用的统计量,核心作用是浓缩一组数据的整体水平、刻画数据集中趋势。在众多 ...
2026-08-24在MySQL数据库中,InnoDB存储引擎作为主流事务型引擎,默认事务隔离级别为可重复读(Repeatable Read,RR),这与SQL Server、Or ...
2026-08-24 很多数据分析师拿到数据就开始清洗、建模,但当被问到“这批数据属于什么类型——结构化还是非结构化?分类变量还是数值变量 ...
2026-08-24 很多数据分析师画过趋势图、做过业绩预测,但当被问到“这个月销售额增长20%,到底是长期趋势自然增长,还是促销活动的短期 ...
2026-08-21在数据分析与数据可视化工作中,直方图是展示数据分布特征、离散程度、集中区间的核心图表,能够直观呈现数值数据的频次分布规律 ...
2026-08-20在数据分析领域有一句核心准则:垃圾数据进,垃圾数据出。数据清洗是数据分析、数据建模、数据可视化之前的必经前置工序,也是保 ...
2026-08-20 很多数据分析师做过按月份的销售额趋势图,画过按天的流量折线图,但当被问到“时间序列和普通数据有什么本质区别”“季节性 ...
2026-08-20在Python数据分析与数据清洗工作中,Pandas是最核心的数据处理库,DataFrame是结构化数据的标准存储格式。在实时数据采集、循环 ...
2026-08-19在零售行业大数据分析与精细化运营领域,纸尿裤旁摆放啤酒是最经典、最具代表性的商业案例。两种看似毫无关联的商品,一个是婴幼 ...
2026-08-19 很多数据分析师能熟练地计算指标、搭建标签体系,但当被问到“画像到底在解决什么问题”“画像和标签是什么关系”“画像如何 ...
2026-08-19在数据分析、业务监控、质量检测与风险管控工作中,数据波动性是衡量数据稳定性、业务健康度、结果可信度的核心依据。数据波动代 ...
2026-08-18很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当导致 ...
2026-08-18在数据分析、业务评价、产品评级、用户分层与综合决策场景中,单一指标往往无法全面、客观地评价事物整体水平。现实中的评价对象 ...
2026-08-18在数理统计、假设检验、数据分析与机器学习领域中,卡方分布(χ²分布)是继正态分布、t分布之后最重要的连续型概率分布之一。 ...
2026-08-17在Python数据清洗、文本校验、账号密码规则校验、脏数据过滤、字符串规整化处理中,正则表达式是最高效、最常用的文本匹配工具。 ...
2026-08-17 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-08-17手游行业具备用户迭代快、竞争激烈、用户粘性易流失的典型特征。随着新游持续上线、玩家审美升级、玩法疲劳等问题出现,存量用户 ...
2026-08-14在数字化产品运营、商业数据分析、业务增长管理中,零散的指标统计无法支撑系统性的业务决策。单一的点击率、转化率、销量数据只 ...
2026-08-14 很多数据分析师每天都在写SQL,但当被问到“数据查询语言(DQL)的本质是什么”“SELECT语句中各子句的书写顺序与实际执行顺 ...
2026-08-14在数据库数据分析、数据清洗、报表统计与业务查询场景中,日期时间是最高频、最核心的基础字段。数据库中存储的日期格式多样,包 ...
2026-08-13