求残差的方差通常涉及以下步骤:
计算残差平方和 (SSE)
残差平方和是实际观测值与预测值之间差异的平方和。对于每个观测值 \( y_i \) 和其对应的预测值 \( \hat{y}_i \),残差 \( e_i \) 定义为:
\[
e_i = y_i - \hat{y}_i
\]
残差平方和 (SSE) 是所有残差平方的总和:
\[
SSE = \sum_{i=1}^{n} e_i^2 = \sum_{i=1}^{n} (y_i - \hat{y}_i)^2
\]
计算残差的方差 (S^2)
残差的方差是残差平方和除以自由度。自由度等于观测值个数 \( n \) 减去模型中参数的个数 \( k \)(在简单线性回归中,参数个数为2,即斜率和截距)。因此,方差 \( S^2 \) 的计算公式为:
\[
S^2 = \frac{SSE}{n - k}
\]
示例
假设有三个观测值 \( (y_1, \hat{y}_1) = (2, 2), (y_2, \hat{y}_2) = (4, 4), (y_3, \hat{y}_3) = (6, 5) \),则:
计算残差平方和 (SSE)
\[
e_1 = 2 - 2 = 0, \quad e_2 = 4 - 4 = 0, \quad e_3 = 6 - 5 = 1
\]
\[
SSE = 0^2 + 0^2 + 1^2 = 1
\]
计算残差的方差 (S^2)
\[
S^2 = \frac{SSE}{n - k} = \frac{1}{3 - 2} = \frac{1}{1} = 1
\]
因此,残差的方差为 1。
建议
在实际应用中,可以使用统计软件(如Excel、R、Python等)来方便地计算残差平方和和残差的方差。这些软件通常提供现成的函数或模块来进行这些计算。