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统计建模

广义线性模型

先选定指数族与连接函数,再让参数只进入线性预测子,把正态、二项和泊松放进同一套估计语言。

更新日期 2026-08-29 回归

这篇能回答什么

广义线性模型(GLM)回答的是「结局的分布和连接选定之后,线性预测子 Xβ 还解释均值多少」。弯的是 g(μ),不是 θ 钻进 f(x,θ) 的方式。指数族给出方差函数,IRLS 迭代加权最小二乘求极大似然。教学表把示意个案按族+连接切片清点:正态+恒等、二项+logit、泊松+对数。它不是 Wald 表,也不是三种年级的人数。

适合:同一套界面里切换结局类型——成绩用正态恒等,及格/不及格用二项 logit,违纪次数用泊松对数。教学切片合计 317:正态切片 A 77(24.29%),二项切片 B 73(23.03%),泊松切片 C 167(52.68%)。C 过半只说明示意花名册里次数型结局占得多,不能写成「这份成绩表该改泊松」。

什么时候不该用

机理曲线对参数已经非线性(米氏、指数衰减),用非线性回归,不要指望换一个连接就能饱和。多维表、因素对称、没有指定响应,用对数线性模型。同一人多次随访或同班多行、要总体平均并改工作相关,用广义估计方程。只要把泊松或二项做深、要 IRR/OR 专表,对照泊松回归与二元逻辑回归。

如何选择方法

先锁结局类型,再锁连接。连续、方差大致恒定 → 正态+恒等(与 OLS 同均值)。0/1 → 二项+logit(或 probit)。次数、均值贴着方差 → 泊松+对数;散得太开 → 负二项专页。观测成簇、只要边际均值 → GEE。要饱和曲线而不是连接 → NLS。

  • 广义线性模型:1 个 Y + 若干 X;指定族与连接;教学输出族+连接切片占用。

  • 线性 / 逻辑 / 泊松专页:同一均值结构的专用系数表(B、OR、IRR)。

  • 非线性回归:f 对 θ 非线性。

  • 广义估计方程:在 GLM 均值上加工作相关与夹心标准误。

输入、输出与限制

输入

因变量类型必须和族匹配:物理成绩对正态,及格标记对二项,非负整数次数对泊松。自变量可以是语文成绩、数学成绩或年级哑元。教学下载用定量成绩表练正态+恒等;次数练习另用空间表的 counts 工作表。

  • 因变量 Y:最少 1 个,最多 1 个,类型与分布族一致。

  • 自变量:最少 1 个,最多 30 个。

  • 族与连接:正态+恒等 / 二项+logit / 泊松+对数(可改 probit、对数等)。

输出

结果表项目列写「广义线性模型」。A/B/C 是三种族+连接切片的占用,合计 317。没有印出 z 或置信区间。图为自变量–因变量散点加一条工作台轨迹,正态恒等时它接近直线;换 logit 或对数连接后,解释应在 μ 或连接尺度上分别进行。

产品限制

  • 切片占用合计是示意花名册的族标签清点,不必等于成绩表 800 行。

  • Y 与族冲突(对成绩开泊松、对次数开二项)会被拒绝或给出无意义的均值。

  • 完全分离时二项 logit 的 IRLS 会把系数推到无穷,应改惩罚或换专页。

  • 学号、姓名不能进预测子。

案例

研究问题。 定量成绩表里要用语文、数学去解释物理成绩。默认族是正态、连接是恒等,这和普通最小二乘同一条均值;本页要你先完成「族+连接」这一步选择,而不是一上来抄斜率。

教学切片合计 317:正态 77、二项 73、泊松 167。下载定量成绩表后:Y 选物理成绩,X 勾语文成绩、数学成绩,族选正态、连接选恒等。若把切片 C 的 52.68% 当成「所以物理成绩是次数」,设定就错了——C 只是示意花名册里泊松标签的份额。

下载教学示例表(定量成绩)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 打开成绩表 Sheet1

    拖入定量成绩 xlsx。次数练习另开空间表示例的 counts。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 把结局和族对齐

    物理成绩是连续定量,对应正态。不要把总分既当 Y 又把单科当 X。学号必须排除。

  3. 步骤 3 · 选择广义线性模型

    目录搜「广义线性」。不要和广义估计方程点错——那一页要聚类 ID。

  4. 步骤 4 · 指定 Y、X、族与连接

    Y=物理成绩,X=语文成绩、数学成绩。族=正态,连接=恒等。只有 0/1 结局才改二项+logit。

  5. 步骤 5 · 读切片而不是发明 z

    先核三档切片人数。表里没有 Wald,就不要按专页的 OR/IRR 格式抄进论文。

工作台上传定量成绩表
将定量成绩表拖入上传区。
列画像确认物理成绩为定量
画像里确认物理、语文、数学为定量,学号不要进入。
目录中点选广义线性模型
在算法目录选定「广义线性模型」。
为 GLM 指定因变量自变量及分布族
物理成绩进 Y,语文与数学进 X,族与连接选正态恒等后运行。

如何阅读输出

下表是族+连接切片,不是系数。合计 317。A 正态+恒等 77(24.29%),B 二项+logit 73(23.03%),C 泊松+对数 167(52.68%)。A 与 B 人数接近,只说明示意花名册里连续结局和 0/1 结局差不多多;C 大不能命令你把物理成绩当成次数。

广义线性模型结果表
项目类别统计量取值
广义线性模型类别 A频数77
广义线性模型类别 B频数73
广义线性模型类别 C频数167
广义线性模型合计有效样本 N317
广义线性模型类别 A占比(%)24.29
广义线性模型类别 B占比(%)23.03
广义线性模型类别 C占比(%)52.68

左右滑动可查看完整表格

教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。

广义线性模型族与连接切片表
工作台切片占用应与上表一致。
自变量与因变量散点及工作台拟合线
正态恒等时散点外的橙线接近 OLS 轨迹。换连接之后不要仍按「每分涨多少」读这条线;切片含义以表为准。

本页不发明 B、z、OR、IRR。要这些数字,请到对应专页,并使用那里的完整个案口径——不要把 317 和泊松专页或逻辑回归专页的 N 对抄。切片只帮你检查:这次运行声明的是哪一种族,示意花名册有没有被某一种结局类型淹没。

阅读顺序:声明的族+连接 → 切片占用是否与声明一致 → 散点在连接尺度上是否还像那条均值 → 偏差/AIC 若另有输出再比较嵌套模型。连接选错的典型症状:次数用恒等出现负的预测次数;0/1 用恒等出现大于 1 的概率。

理论与公式

GLM 由随机部分、系统部分与连接三块组成。随机部分 Y 属于指数族,均值 μ 满足

正态:g(μ)=μ,V(μ)=1;二项:g(μ)=logit(μ),V(μ)=μ(1-μ);泊松:g(μ)=log(μ),V(μ)=μ。估计用 IRLS:在当前 μ 上构造工作权重 W 与工作响应 z,做一次加权最小二乘,再更新 μ,直到分数方程

偏差 D=2(ℓ_{sat}-ℓ_model) 用来做嵌套比较。教学切片 n_A=77、n_B=73、n_C=167,合计 317,只描述示意花名册的族标签,不进入上式的 n。NLS 的雅可比作用在非线性 f 上;GLM 的导数作用在 g^{-1}(xᵀβ) 上——参数进入方式始终是线性的。

注意事项

  • 切片 C 大不是改用泊松的证据,族必须由结局类型决定。

  • 正态恒等的系数可以当「平均变化」;logit 与对数连接要先还原到概率或倍数。

  • 观测不独立时,本页的信息矩阵标准误会偏小,应改 GEE 或混合模型。

  • 不要把本页切片 N 与泊松/逻辑专页的系数表拼成一张「总表」。

  • 图上的直线是恒等连接的预览,不是所有族的通用斜率。

常见问题

参考文献

  • Nelder, J. A., Wedderburn, R. W. M. Generalized Linear Models. Journal of the Royal Statistical Society A, 1972.

  • McCullagh, P., Nelder, J. A. Generalized Linear Models. Chapman & Hall.

  • Dobson, A. J., Barnett, A. G. An Introduction to Generalized Linear Models. CRC Press.

  • 王济川, 郭志刚. Logistic 回归模型——方法与应用[M]. 高等教育出版社.