ﻣﻘدﻣﺔ ﻓﻲ اﻻﻧﺣدار اﻟﺧطﻲ اﻟﺑﺳﯾط ﺑﻔ رض ﻋﯾﻧ ﺔ ﻋﺷ واﺋﯾﺔ ﻣ ن اﻟﺣﺟ م nﻣﻣﺛﻠ ﺔ ﺑ ﺄزواج اﻟﻣﺷ ﺎھدات } . {( x i , y i ); i 1,2,..., nﻟﻌﯾﻧﺎت ﻣﺗﻛررة ﻓﺈﻧﻧﺎ ﺳوف ﻧﺄﺧذ ﺑﺎﻟﺿﺑط ﻗ ﯾم xوﻧﺗوﻗ ﻊ ﺗﻐﯾر ﻓﻲ ﻗﯾم . yوﻋﻠﻰ ذﻟك ﻗﯾﻣﺔ y iﻓﻲ اﻟزوج اﻟﻣرﺗب ) ( x i , yiﺗﻣﺛل ﻗﯾﻣﺔ ﻟﻣﺗﻐﯾر ﻋﺷ واﺋﻲ . Yiأي أن اﻟﻧﺗﯾﺟ ﺔ اﻟﺗ ﻲ ﯾﺄﺧ ذھﺎ Yiﻏﯾ ر ﻣؤﻛ دة uncertainوﻻ ﯾﻣﻛ ن اﻟﺳ ﯾطرة ﻋﻠﯾﮭ ﺎ ﺑواﺳ طﺔ اﻟﺑﺎﺣ ث .ﺳ وف ﻧُﻌ رف Y | xﻟﺗﻣﺛ ل ﻣﺗﻐﯾ ر ﻋﺷ واﺋﻲ Y ﯾﻘﺎﺑ ل ﻗﯾﻣ ﺔ ﺛﺎﺑﺗ ﺔ ، xوﻧﻌ رف ﻣﺗوﺳ طﺔ ﺑ ﺎﻟرﻣز Y| xوﺗﺑﺎﯾﻧ ﮫ ﺑ ﺎﻟرﻣز . 2Y|xﻣ ن اﻟواﺿﺢ أﻧﮫ ﻋﻧدﻣﺎ x x iﻓﺈن اﻟرﻣز Y | x iﯾﻣﺛل اﻟﻣﺗﻐﯾر اﻟﻌﺷ واﺋﻲ Yiﺑﻣﺗوﺳ ط Y|x iوﺗﺑﺎﯾن . 2Y|x i
أن اﻻﻧﺣدار اﻟﺧطﻲ اﻟﺑﺳﯾط ﯾﻌﻧﻲ أن Y| xﺗ رﺗﺑط ﺧطﯾ ﺎ ﺑ ـ xﺑﻣﻌﺎدﻟ ﺔ اﻧﺣ دار اﻟﻣﺟﺗﻣﻊ اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ : Y| x 0 1x
ﺣﯾث ﻣﻌﺎﻣﻼت اﻻﻧﺣدار ، 0 ,1ﯾﻣﺛﻼن ﻣﻌﻠﻣﺗﯾن ﻣطﻠوب ﺗﻘدﯾرھﻣﺎ ﻣن ﻣﺷ ﺎھدات اﻟﻌﯾﻧﺔ ﺣﯾ ث b 0ﺗﻘ دﯾر ﻟﻠﻣﻌﻠﻣ ﺔ 0و b1ﺗﻘ دﯾر ﻟﻠﻣﻌﻠﻣ ﺔ . 1أي أﻧﻧ ﺎ ﻧﻘ در Y| x ﺑـ ˆ yﻣن اﻧﺣدار اﻟﻌﯾﻧﮫ أو ﺧط اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدر اﻟﺗﺎﻟﻲ : yˆ b 0 b1 x .
ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر اﻷﺳﻠوب اﻟﻣﻔﯾ د ﻟﺑ دء ﺗﺣﻠﯾ ل اﻻﻧﺣ دار ھ و ﺗﻣﺛﯾ ل اﻟﺑﯾﺎﻧ ﺎت ﺑﯾﺎﻧﯾ ﺎ ً وھ و ﻣ ﺎ ﯾﻌ رف ﺑﺷ ﻛل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر scatter plotوذﻟ ك ﻣ ن ﻓﺋ ﺔ اﻟﻣﺷ ﺎھدات . ( x i , y i), i 1,2,..., n ﻟﻠﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﯾﺧﺻص ﻣﺣور ) xاﻟﻣﺣ ور اﻷﻓﻘ ﻲ( ﻟﻠﻣﺗﻐﯾ ر ﻟﻠﻣﺳ ﺗﻘل ﺑﯾﻧﻣﺎ ﯾﺧﺻص ﻣﺣور ) yاﻟﻣﺣور اﻟرأﺳﻲ ( ﻟﻠﻣﺗﻐﯾر اﻟﺗ ﺎﺑﻊ .ﻟﻛ ل زوج ) ( x, yﻣ ن أزواج اﻟﻣﺷﺎھدات اﻟﺗ ﻲ ﻋ ددھﺎ nﻧﻘ وم ﺑﺗوﻗﯾ ﻊ ﻧﻘط ﺔ ﻋﻠ ﻰ اﻟرﺳ م .ﺗﺗ وﻓر ﻛﺛﯾ ر ﻣ ن ﺑ راﻣﺞ اﻟﺣﺎﺳ ب اﻵﻟ ﻲ اﻟﺟ ﺎھزة واﻟﺧﺎﺻ ﺔ ﺑﺎﻻﻧﺣ دار ﻣﺛ ل ﺑرﻧ ﺎﻣﺞ SPSSو Statisticaو Minitabﻟﻠﺣﺻ ول ﻋﻠ ﻰ أﺷ ﻛﺎل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر .ﯾﻔﯾ د ﺷ ﻛل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر ﻓﯾﻣﺎ ﯾﻠﻲ : ) أ ( ﯾوﺿﺢ ﻋﻣوﻣﺎ ً ﻓﯾﻣﺎ إذا ﻛﺎﻧت ھﻧﺎك ﻋﻼﻗﺔ ظﺎھرة ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن أم ﻻ . )ب( ﻋﻧد وﺟود ﻋﻼﻗﺔ ﯾوﺿﺢ ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﻓﯾﻣﺎ إذا ﻛﺎﻧت اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺧطﯾﺔ أم ﻻ . ١
)ج ( إذا ﻛﺎﻧ ت اﻟﻌﻼﻗ ﺔ ﺧطﯾ ﺔ ﻓ ﺈن ﺷ ﻛل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر ﯾوﺿ ﺢ ﻓﯾﻣ ﺎ إذا ﻛﺎﻧ ت ﺳ ﺎﻟﺑﺔ )ﻋﻛﺳﯾﺔ( أو ﻣوﺟﺑﺔ )طردﯾﮫ(. ﻣﺛﺎل ﻓﻲ إﺣدى اﻟﺗﺟﺎرب وزن ﻗرون ﻋدد ﻣن اﻟﻐزﻻن اﻟﻣﺧﺗﻠﻔﺔ اﻷﻋﻣﺎر وﻛﺎﻧت اﻟﻧﺗﺎﺋﺞ ﻛﻣ ﺎ ھ ﻲ ﻣﻌط ﺎة ﻓ ﻲ اﻟﺟ دول اﻟﺗ ﺎﻟﻰ .اﻟﻣطﻠ وب رﺳ م ﺷ ﻛل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر وﺗﺣدﯾ د ﺷ ﻛل اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن . 70
69
55
53
46
43
42
34
30
22
20
0.49
0.48
0.40
0.35
0.30
0.25
0.26
0.20
0.15
0.10
0.08
اﻟﻌﻣر x اﻟوزن y
اﻟﺣل ﯾﺗﺿﺢ ﻣن ﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ أن اﻟﻧﻘط ﻋﻣوﻣﺎ ،ﻟﯾس ﺑﺎﻟﺿ ﺑط ،ﺗﻘ ﻊ ﻋﻠ ﻰ ﺧ ط ﻣﺳ ﺗﻘﯾم. ھذا ﯾﺟﻌﻠﻧﺎ ﻧﻘﺗرح أن اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن ﯾﻣﻛ ن وﺻ ﻔﮭﺎ ) ﻛﺗﻘرﯾ ب أوﻟ ﻲ( ﺑﻣﻌﺎدﻟ ﺔ ﺧط ﻣﺳﺗﻘﯾم .
ﻧﻣوذج اﻻﻧﺣدار اﻟﺧطﻲ اﻟﺑﺳﯾط
ﻓــﻲ ﺣﺎﻟــﺔ اﻻﻧﺣــدار اﻟﺧطــﻲ اﻟﺑﺳــﯾط ﺣﯾــث ﯾوﺟــد ﻣﺗﻐﯾــر ﻣﺳــﺗﻘل واﺣــد xوﻣﺗﻐﯾــر
ﺗـﺎﺑﻊ Yﻓـﺈن اﻟﺑﯾﺎﻧـﺎت ﺗﻣﺛـل ﺑـﺄزواج اﻟﻣﺷـﺎﻫدات . ( x i , y i), i 1,2,..., nﺳـﻧﻌرف
ﻛــل ﻣﺗﻐﯾــر ﻋﺷ ـواﺋﻲ Yi Y | x iﺑﻧﻣــوذج إﺣﺻــﺎﺋﻲ Statistical modelوذﻟــك ﺗﺣـت ﻓـرض أن ﻛـل اﻟﻣﺗوﺳـطﺎت Y|x iﺗﻘـﻊ ﻋﻠــﻰ ﺧـط ﻣﺳـﺗﻘﯾم ﻛﻣـﺎ ﻫـو ﻣوﺿـﺢ ﻓــﻲ اﻟﺷــﻛل اﻟﺗــﺎﻟﻰ .وﻋﻠــﻰ ذﻟــك ﻓــﺈن ﻛــل ﻣﺗﻐﯾــر Yiﯾﻣﻛــن وﺻــﻔﻪ ﺑﻧﻣــوذج اﻧﺣــدار ﺑﺳــﯾط
ﻛﺎﻟﺗﺎﻟﻲ:
)(١-١
Yi Y|x i i 0 1 x i i ,
ﺣﯾث اﻟﻣﺗﻐﯾر اﻟﻌﺷواﺋﻲ ، iﺧطﺄ اﻟﻧﻣوذج ،ﻻﺑد أن ﯾﻛون ﻟﻪ ﻣﺗوﺳط ﯾﺳﺎوي ﺻﻔر.
ﺗﺷﯾر اﻟﻣﻌﻠﻣﺔ 1ﻓ ﻲ ﻧﻣ وذج اﻻﻧﺣ دار )) (١-١واﻟﺗ ﻲ ھ ﻲ ﻣﯾ ل ﺧ ط اﻻﻧﺣ دار( إﻟﻰ اﻟﺗﻐﯾر ﻓﻲ ﻣﺗوﺳط اﻟﺗوزﯾﻊ اﻻﺣﺗﻣﺎﻟﻲ ﻟﻠﻣﺗﻐﯾر اﻟﺗ ﺎﺑﻊ Yﻟﻛ ل وﺣ دة زﯾ ﺎدة ﻓ ﻲ .x أﻣﺎ اﻟﻣﻌﻠﻣﺔ 0ﻓﺗﻣﺛل اﻟﺗﻘﺎطﻊ اﻟﺻﺎدي ﻟﺧط اﻻﻧﺣدار .وإذا اﺣﺗوى ﻣدى اﻟﻧﻣوذج ﻋﻠ ﻰ اﻟﻘﯾﻣ ﺔ x 0ﻓ ﺎن 0ﺗﻌط ﻲ ﻣﺗوﺳ ط اﻟﺗوزﯾ ﻊ اﻻﺣﺗﻣ ﺎﻟﻲ ﻟﻣﺗﻐﯾ ر Y ﻋﻧ دﻣﺎ . x 0وﻟ ﯾس ﻟﻠﻣﻌﻠﻣ ﺔ 0أي ﺗﻔﺳ ﯾر ﺧ ﺎص ﺑﮭ ﺎ ﻛﺣ د ﻣﻧﻔﺻ ل ﻓ ﻲ ﻧﻣ وذج اﻻﻧﺣدار إذا ﻟم ﯾﺗﺿﻣن ﻣﺟﺎﻟﮫ اﻟﻘﯾﻣﺔ . x 0 ﯾﻘ ﺎل ﻋ ن اﻟﻧﻣ وذج ) (١-١اﻧ ﮫ ﺑﺳ ﯾط وﺧط ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﻌ ﺎﻟم وﺧط ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﺗﻐﯾ ر اﻟﻣﺳﺗﻘل .ﻓﮭو ﺑﺳﯾط ﻷﻧﮫ ﯾﺳﺗﺧدم ﻣﺗﻐﯾرا ﻣﺳﺗﻘﻼ واﺣدا ﻓﻘط ،وﺧطﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﻌ ﺎﻟم ﻷﻧ ﮫ ﻻ ﺗظﮭر أي ﻣﻌﻠﻣﮫ ﻛ ﺄس أو ﻣﺿ روﺑﺔ ﺑﻣﻌﻠﻣ ﮫ أﺧ رى ،وﺧط ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﺗﻐﯾ ر اﻟﻣﺳ ﺗﻘل ﻻن ھ ذا اﻟﻣﺗﻐﯾ ر ﻻ ﯾظﮭ ر إﻻ ﻣرﻓوﻋ ﺎ ﻟ ﻸس اﻟواﺣ د .أﯾﺿ ﺎ ﯾﻌ رف اﻟﻧﻣ وذج )(١-١ ﺑﺎﻟﻧﻣوذج ﻣن اﻟرﺗﺑﺔ اﻷوﻟﻰ واﻟذي ﯾﺧﺗﻠف ﻋن اﻟﻧﻣوذج اﻟﺑﺳﯾط اﻟﺗﺎﻟﻲ: Yi 0 1x 2 i
واﻟذي ﯾﻛ ون ﺧط ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﻌ ﺎﻟم وﻏﯾ ر ﺧط ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﻣﺗﻐﯾ ر اﻟﻣﺳ ﺗﻘل ﻻن ھ ذا اﻟﻣﺗﻐﯾ ر ﯾظﮭر ﻣرﻓوﻋﺎ ﻟﻸس 2وﯾﻣﺛل ﻧﻣوذج ﺧطﻲ ﻓﻲ اﻟﻣﻌﺎﻟم وﻣن اﻟرﺗﺑﺔ اﻟﺛﺎﻧﯾﺔ ﻓﻲ .x ﻛل ﻣﺷﺎھدة ) ( x i , yiﻓﻲ ﻋﯾﻧﺔ ﻋﺷواﺋﯾﺔ ﻣن اﻟﺣﺟم nﺗﺣﻘق اﻟﻌﻼﻗﺔ : y i 0 1 x i e *i
ﺣﯾ ث e *iﻗﯾﻣ ﺔ ﻣﻔﺗرﺿ ﺔ ﻟﻠﻣﺗﻐﯾ ر iﻋﻧ دﻣﺎ Yiﺗﺄﺧ ذ اﻟﻘﯾﻣ ﺔ . y iاﻟﻣﻌﺎدﻟ ﺔ اﻟﺳ ﺎﺑﻘﺔ ﯾﻧظ ر إﻟﯾﮭ ﺎ ﻛﻧﻣ وذج ﻟﻣﺷ ﺎھده ﻣﻔ رده . y iﺑ ﻧﻔس اﻟﺷ ﻛل ،ﺑﺎﺳ ﺗﺧدام ﻣﻌﺎدﻟ ﺔ ﺧ ط اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدرة ﻓﺈن : y i b 0 b1x i ei ,
ﺣﯾث ei yi yˆiﺗﺳﻣﻰ اﻟﺑﺎﻗﻲ residualواﻟذي ﯾﺻف ﺧطﺄ ﻓﻲ ﺗوﻓﯾ ق اﻟﻧﻣ وذج ﻋﻧد ﻧﻘطﺔ اﻟﻣﺷﺎھدة رﻗم . iاﻟﻔرق ﺑﯾن eiو e*iو ﻣوﺿﺢ ﻓﻲ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ .ﯾوﺿﺢ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ اﻟﺧط اﻟﻣﻘدر ﻣن ﻓﺋ ﺔ اﻟﺑﯾﺎﻧ ﺎت واﻟﻣﺳ ﻣﻰ yˆ b 0 b1xوﺧ ط اﻻﻧﺣ دار اﻟﺣﻘﯾﻘ ﻲ . Y|x 0 1xاﻵن ﺑ ﺎﻟطﺑﻊ 0 , 1ﻣﻌﻠﻣﺗ ﯾن ﻏﯾ ر ﻣﻌﻠ وﻣﺗﯾن .ﯾﻌﺗﺑ ر اﻟﺧط اﻟﻣﻘدر ﺗﻘدﯾر ﻟﻠﺧط . Y| xوﻣﻣ ﺎ ﯾﺟ در اﻹﺷ ﺎرة إﻟﯾ ﮫ أن e iﯾﻣﻛ ن ﻣﻼﺣظﺗﮭ ﺎ، أﻣﺎ e*iﻓﻼ ﯾﻣﻛن ﻣﻼﺣظﺗﮭﺎ ﻷن اﻟﺧط Y| xﻣﻔﺗرض وﻏﯾر ﻣﻌروف.
ﻓروض ﻧﻣوذج اﻻﻧﺣدار اﻟﺧطﻲ اﻟﺑﺳﯾط ﻟﺗﻘدﯾر ﻣﻌﺎﻟم ﻧﻣوذج اﻻﻧﺣ دار ) ( ١– ١ﺗوﺿ ﻊ اﻟﻔ روض اﻟﺗﺎﻟﯾ ﺔ ﻟﺣ د اﻟﺧط ﺄ i
واﻟﻣﺳﻣﺎة ﻓروض ﺟﺎوس ـ ﻣﺎرﻛوف .Gauss-Markov , E ( i ) 0
E(i j) 0, E ( i2 ) 2 ﺣﯾث i jﻟﻛل i, j 1,..., nأي أن j , iﻏﯾر ﻣرﺗﺑطﺗﯾن. وﻋﻠﻰ ذﻟك: E( Yi ) 0 1 x i , Var( Yi ) 2 .
ھﻧﺎك ﻓروض أﺧرى ﻧﺣﺗ ﺎج ﻟﮭ ﺎ ﻋﻧ د إﺟ راء ﻓﺗ رات ﺛﻘ ﺔ واﺧﺗﺑ ﺎرات ﻓ روض ﺗﺧص اﻟﻣﻌﻠﻣﺗﯾن 0 ,1وھ ﻲ أن iﯾﺗﺑ ﻊ اﻟﺗوزﯾ ﻊ اﻟطﺑﯾﻌ ﻲ ﺑﻣﺗوﺳ ط ﺻ ﻔر وﺗﺑ ﺎﯾن ، 2أي أن: i ~ N (0, 2 ) .
ﺗوزﯾﻊ iﻣوﺿﺢ ﻓﻲ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ .
طرﯾﻘﺔ اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى The method of least squares ﺑﺎﻟرﻏم ﻣن وﺟود اﻟﻌدﯾد ﻣن اﻟطرق ﻟﻠﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺗﻘدﯾرات ﻟﻠﻣﻌﻠﻣﺗﯾن 0,1إﻻ أن أﻓﺿل ھذه اﻟطرق ھﻲ طرﯾﻘﺔ اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى .ﺗرﺟﻊ ھذه اﻟطرﯾﻘﺔ إﻟﻰ ﻋ ﺎﻟم اﻟرﯾﺎﺿﯾﺎت اﻷﻟﻣﺎﻧﻲ ﻛﺎرل ﻓرﯾدرﯾﻛس ﺟﺎوس . Carl Friedrich Gaussوﺑﻣ ﺎ أن اﻟﺧط اﻟﻣطﻠوب ﯾﻛون ﻷﻏ راض اﻟﺗﻧﺑ ؤ ﻟ ذﻟك ﻣ ن اﻟﻣﻧﺎﺳ ب أن ﯾﻛ ون اﻟﺧ ط ﻣ ن اﻟدﻗ ﺔ ﺑﺣﯾث ﺗﻛون أﺧطﺎء اﻟﺗﻘدﯾر ﺻﻐﯾرة .واﻟﻣﻘﺻود ھﻧﺎ ﺑﺄﺧطﺎء اﻟﺗﻘدﯾر اﻟﻔروق ﺑﯾن اﻟﻘﯾم اﻟﻣﺷﺎھدة y iواﻟﻘﯾم اﻟﻣﻧﺎظرة ) yˆ iاﻟﺑواﻗﻲ(ﻋﻠﻰ اﻟﺧط اﻟﻣﺳﺗﻘﯾم .أي أن أﺧط ﺎء اﻟﺗﻘ دﯾر ھ ﻲ . ( y i - yˆ i ) , i 1,2,..., nأﺧط ﺎء اﻟﺗﻘ دﯾر ﻣوﺿ ﺣﮫ ﻓ ﻲ اﻟﺷ ﻛل b aﺑ ﺄﺟزاء اﻟﺧطوط اﻟراﺳﯾﺔ اﻟﺗﻲ ﺗﺻل ﺑﯾن اﻟﻧﻘﺎط واﻟﺧ ط اﻟﻣﺳ ﺗﻘﯾم .اﻟﻧﻘط ﺔ اﻟواﻗﻌ ﺔ ﻓ وق اﻟﺧ ط ﺗﻌطﻲ ﺧطﺄ )ﺑﺎﻗﻲ( ﻣوﺟب واﻟﻧﻘطﺔ اﻟواﻗﻌﺔ ﺗﺣت اﻟﺧط ﺗﻌطﻲ ﺧطﺄ ﺳﺎﻟب .واﺣد ﻣ ن n
اﻟط رق ﻟﺗﻘﻠﯾ ل اﻷﺧط ﺎء ھ و ﺟﻌ ل y i yˆ i أﻗ ل ﻣ ﺎ ﯾﻣﻛ ن ،وﻟﻛ ن i 1
n
ﺟﻌل y i yˆ i اﻗل ﻣﺎ ﯾﻣﻛن ﻻ ﯾﻌﻧﻲ اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺗوﻓﯾق ﺟﯾد .ﻓﻔﻲ ﺷ ﻛل aﺛﻼﺛ ﺔ i 1
n
أﺧطﺎء واﺣد ﻣوﺟب واﻵﺧرﯾن ﺳﺎﻟﺑﯾن ﺣﯾث . y i yˆ i 0ﻓﻲ ھذه اﻟﺣﺎﻟﺔ ﺑﺗﻘﻠﯾل i 1
اﻟﺧطﺄ ﻓﺈﻧﻧﺎ ﺣﺻﻠﻧﺎ ﻋﻠﻰ ﺗوﻓﯾق ﯾﺑدو ﺟﯾد.
اﻵن ﺑ ﺎﻟﻧظر إﻟ ﻰ ﺷ ﻛل bﻓ ﺈن ﺧ ط اﻻﻧﺣ دار أدى إﻟ ﻰ ﺟﻌ ل n
y i yˆ 0وﺑ ﺎﻟرﻏم ﻣ ن ذﻟ ك ﯾﺗﺿ ﺢ أن اﻟﺗوﻓﯾ ق ردئ .اﻵن ﻣ ﺎذا ﯾﺣ دث ﻋﻧ د i 1
n
إھﻣ ﺎل اﻹﺷ ﺎرة وإﯾﺟ ﺎد اﻟﺧ ط اﻟﻣﻘ در اﻟ ذي ﯾﺟﻌ ل y i yˆ iأﻗ ل ﻣ ﺎ ﯾﻣﻛ ن ؟ ﻣ رة i 1
أﺧرى ﻟم ﻧﺿﻣن أن اﻟﺧط ﯾﻣﺛل أﻓﺿل ﺗوﻓﯾق .ﻓﻲ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ ﯾﺗﺿ ﺢ أن اﻟﺧ ط ﻓ ﻲ n
) (aأﻓﺿل ﻣن اﻟﺧط ﻓﻲ ) (bﺑﺎﻟرﻏم ﻣن أن اﻟﺧط ﻓﻲ ) (bﺟﻌل y i yˆ iأﻗل ﻣن i 1
)(a
وﻋﻠ ﻰ ذﻟ ك ﻧﺟ د أن اﺳ ﺗﺧدام اﻟﻘ ﯾم اﻟﻣطﻠﻘ ﺔ ﻟ ﯾس ﻣﻧﺎﺳ ﺑﺎ ً ﻓ ﻲ اﻟﻣﻌﺎﻟﺟ ﺔ اﻟرﯾﺎﺿ ﯾﺔ وﻟذﻟك ﻓﺈن ھذه اﻟﺻﻌوﺑﺔ ﯾﻣﻛن ﺗﻼﻓﯾﮭﺎ ﺑﺄن ﻧطﻠب أن ﯾﻛون ﻣﺟﻣوع ﻣرﺑﻌﺎت اﻷﺧطﺎء
ﺻﻐﯾرا ً ﺑﻘدر اﻹﻣﻛ ﺎن .ﻗ ﯾم اﻟﻣﻌ ﺎﻟم ھ ذه اﻟﺗ ﻲ ﺗﻘﻠ ل إﻟ ﻰ أﻗﺻ ﻰ ﺣ د ﻣﺟﻣ وع ﻣرﺑﻌ ﺎت اﻷﺧطﺎء ﺗﺣدد ﻣﺎ ﯾﻌ رف ﺑﺄﻓﺿ ل ﺧ ط ﻣﺳ ﺗﻘﯾم ﯾوﻓ ق اﻟﻧﻘ ﺎط اﻟﻣﺷ ﺎھدة ﻣ ن ﺟﮭ ﺔ ﻧظ ر اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى .وﻣﻣﺎ ﯾﺟدر اﻹﺷﺎرة إﻟﯾﮫ أن طرﯾﻘﺔ اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻ ﻐرى ﻟﺗوﻓﯾ ق ﺧط ﻣﺳﺗﻘﯾم ﻟﻣﺟﻣوﻋﮫ ﻣن اﻟﻧﻘ ﺎط ﯾﻣﻛ ن ﺗطﺑﯾﻘﮭ ﺎ ﺳ واء ﻛﺎﻧ ت ﻗ ﯾم xﺣ ددت ﻣﺳ ﺑﻘﺎ ً أو ﺗﻣﺛ ل ﻗ ﯾم ﻟﻣﺗﻐﯾ ر ﻋﺷ واﺋﻲ ،أي إذا ﻛ ﺎن اﻟﻣﺗﻐﯾ ر اﻟﻣﺳ ﺗﻘل واﻟﻣﺗﻐﯾ ر اﻟﺗ ﺎﺑﻊ ﯾﻣ ﺛﻼن ﻣﺗﻐﯾ رات ﻋﺷ واﺋﯾﺔ .وﻓ ﻲ ھ ذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ ﺗطﺑ ق طرﯾﻘ ﺔ اﻟﻣرﺑﻌ ﺎت اﻟﺻ ﻐرى إذا ﺗﺣﻘ ق اﻟﺷرطﺎن اﻟﺗﺎﻟﯾﺎن -: .١اﻟﺗوزﯾﻌ ﺎت اﻟﺷ رطﯾﺔ ﻟﻠﻣﺗﻐﯾ رات اﻟﺗﺎﺑﻌ ﺔ Yiﻋﻠﻣ ﺎ ﺑ ﺄن x iﻣﻌط ﺎة ﺗﻣﺛ ل ﺗوزﯾﻌﺎت طﺑﯾﻌﯾﺔ ﻣﺳﺗﻘﻠﺔ ﻟﮭﺎ ﻣﺗوﺳط ﺷرطﻲ 0 1 x iوﺗﺑﺎﯾن ﺷرطﻲ . 2 .٢اﻟﻣﺗﻐﯾرات X iھﻲ ﻣﺗﻐﯾرات ﻋﺷواﺋﯾﺔ ﻣﺳﺗﻘﻠﺔ وﺗوزﯾﻌﮭﺎ اﻻﺣﺗﻣ ﺎﻟﻲ gx i ﻻ ﯾﺣﺗوي ﻋﻠﻰ اﻟﻣﻌﺎﻟم . 2 , 0 , 1 اﻵن ﺳوف ﻧوﺿﺢ طرﯾﻘﺔ اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى ﺑﺎﻟﻣﺛﺎل اﻟﺗﺎﻟﻲ وﺑدون اﻟ دﺧول ﻓ ﻰ ﻛﯾﻔﯾﺔ اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺗﻘدﯾرات اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى ﻣﺛﺎل ﻧﻔرض أﻧﮫ ﺗ م دراﺳ ﺔ اﻟﻌﻼﻗ ﺔ ﺑ ﯾن ﻣﺻ ﺎرﯾف اﻹﻋ ﻼن ﻟﺳ ﻠﻌﺔ ﻣ ﺎ (£000)x واﻟﻣﺑﯾﻌﺎت ﻟﻠﺳﻠﻌﺔ (£m)Yواﻟﺑﯾﺎﻧﺎت ﻣوﺿﺣﺔ ﻓﻲ اﻟﺟدول اﻟﺗﺎﻟﻰ. x y
x2
y
x
900 840 450 160 320 510 348 644 540 665 465 425 340 210 255
10000 11025 8100 6400 6400 7225 7569 8464 8100 9025 8649 7225 7225 4900 7225
9 8 5 2 4 6 4 7 6 7 5 5 4 3 3
100 105 90 80 80 85 87 92 90 95 93 85 85 70 85
117532
7072
78
1322
وﻣن اﻟﺟدول اﻟﺳﺎﺑق ﯾﻣﻛن ﺣﺳﺎب ﻗﯾﻣﺔ b 0 , b1ﺑﺎﺗﺑﺎع اﻟﺧطوات اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ : n
n
yi
78 y i 1 5.20 . n 15
,
1322 88.133 15
xi
i 1
n
x
ﺣﯾث x , yﯾرﻣزان ﻟﻠوﺳط اﻟﺣﺳﺎﺑﻲ ﻟﻠﻌﯾﻧﺔ ﻟﻠﻣﺗﻐﯾر اﻟﻣﺳﺗﻘل xواﻟﻣﺗﻐﯾر اﻟﺗﺎﺑﻊ Y ﻋﻠﻰ اﻟﺗواﻟﻲ.
ﯾﻣﻛن ﺣﺳﺎب b1ﻛﺎﻟﺗﺎﻟﻰ: SXY SXX
b1
ﺣﯾث:
2
x i
,
, n x i yi n
SXX x i2
SXY x i yi
b 0 y b1x ,
ﻟﺣﺳﺎب b 0 ، b1ﺳوف ﻧﺣﺳب اﻟﻘﯾم اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ: x i yi
n
SXY x i y i
132278 197.6 15
x i 2 n
7072
2 xi
SXX
1019.73
13222 117532 15
SXY 197.6 0.193776, SXX 1019.73 b 0 y b1x 5.2 0.19377688.1333 11.8781. b1
وﻋﻠﻰ ذﻟك ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدرة ﺳوف ﺗﻛون : yˆ 11.8781 0.19378 x
أو ﺑﺻورة ﺑﺳﯾطﺔ.. yˆ 11.9 0.19 x.
واﻟﻣوﺿﺣﺔ ﺑﯾﺎﻧﯾﺎ ً ﻓﻲ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ ﻣﻊ ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر.
وﺗﺳ ﻣﻰ ﻣﻌﺎدﻟ ﺔ اﻧﺣ دار yﻋﻠ ﻰ xوﻋﻠ ﻰ ذﻟ ك ﻋﻧ دﻣﺎ ﻧﻧﻔ ق £ 75000ﻋﻠ ﻰ اﻹﻋﻼن ﻓﺈﻧﻧﺎ ﻧرﻏب ﻓﻲ اﻟﺗﻧﺑؤ ﺑﺎﻟﻣﺑﯾﻌﺎت وذﻟك ﺑوﺿﻊ ) x=75ﺑ ﺎﻷﻟف( ﻓ ﻲ ﻣﻌﺎدﻟ ﺔ اﻻﻧﺣدار أي أن : yˆ 11 .8781 750.1938 2.6569 £ 2656900 .
ﻣﺎذا ﯾﻌﻧﻲ ھذا اﻟﺗﻧﺑؤ ؟ ﻣن اﻟواﺿﺢ أن ھذا ﻻ ﯾﻌﻧﻲ أﻧﺔ ﻓﻲ ﻛل ﻣرة ﻧﻧﻔق 75000 £ﻋﻠﻰ اﻹﻋﻼن ﺳوف ﻧﺑﯾﻊ ﺑﺎﻟﺿﺑط £2656900ﻓﻲ اﻟﺣﻘﯾﻘ ﺔ ﻓ ﺎن اﻟﺗﻘ دﯾر ﻟﻠﻣﺑﯾﻌ ﺎت
ﯾﻣﺛل ﻗﯾﻣﺔ ﻣﺗوﺳطﺔ .ﻋﻧدﻣﺎ ﯾﺗم إﯾﺟﺎد ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدرة ﻣن اﻟﻘﯾم اﻟﻣﺷﺎھدة ﻟـ x واﻟﺗﻲ ﺗﺗراوح ﺑﯾن £ 70.000و £ 105000ﺛم ﻧﺳﺗﺧدم اﻟﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻟﻣﻘدرة ﻓﻲ ﺣﺳﺎب ﻣﺳ ﺗوى اﻟﻣﺑﯾﻌ ﺎت اﻟﻧ ﺎﺗﺞ ﻣ ن إﻧﻔ ﺎق إﻋﻼﻧ ﺎت ﻗﯾﻣﺗﮭ ﺎ .£75000ﻓ ﻲ ھ ذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ ﻓ ﺎن اﻟﻘﯾﻣﺔ ﻟﻠﻣﺗﻐﯾر اﻟﻣﺳﺗﻘل ﻓﻲ ھذه اﻟﺣﺎﻟﺔ ﺗﻘﻊ ﻓﻲ ﻣدى اﻟﻘﯾم اﻟﻣﺷﺎھدة وﺗﺳﻣﻰ اﻟﻌﻣﻠﯾﺔ ﻓﻲ ھذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ ﺗﻘ ﻊ ﺑ ﯾن interpolationاو ) (placing between.اﻟﺳ ؤال اﻵن ﻣ ﺎذا ﻋن اﻟﻘﯾم اﻟﻣﻘدرة ﻟﻣﺑﯾﻌﺎت ﻣن إﻧﻔﺎق ﻋﻠﻰ اﻹﻋﻼﻧﺎت ﯾﺳﺎوي :£ 120000 yˆ 11 .8781 0.1938 120 11377900 .
ھﻧﺎ اﺳﺗﺧدﻣﻧﺎ ﻗﯾﻣﺔ ﻟـ xﺧﺎرج ﻣدى اﻟﻘﯾم اﻟﻣﺷﺎھدة .ﺗﺳﻣﻰ اﻟﻌﻣﻠﯾﺔ ﻓﻲ ھ ذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ )ﺗﻘ ﻊ ﺧ ﺎرج placing outsideأو .(extrapolatedﻛ ﻼ اﻟﺗﻘ دﯾرﯾن ﯾﺗﻌرﺿ ﺎن ﻟﺧطﺄ وﻟﻛن اﻟﺗﻘدﯾر اﻟذي ﯾﻘﻊ ﺧﺎرج ﻣدى اﻟﻘﯾم اﻟﻣﺷﺎھدة ﯾﻛون أﻗل ﻛﻔﺎءة ﻣن اﻟذي ﯾﻘﻊ داﺧ ل ﻣ دى اﻟﻘ ﯾم اﻟﻣﺷ ﺎھدة .ھ ذا ﯾرﺟ ﻊ ﻷن داﺧ ل ﻣ دى اﻟﻘ ﯾم اﻟﻣﺷ ﺎھدة ﻣ ن xﻓﺈﻧﻧ ﺎ ﻧﻌرف ﺳﻠوك اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت وﻛﯾف ﯾﻣﻛن ﺗوﻓﯾق اﻟﺧط اﻟﻣﺳﺗﻘﯾم ،أﻣﺎ ﺧﺎرج ﻣدى اﻟﻣﺷﺎھدات ﻓﻼ ﻧﻌرف ﺳﻠوك اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت وﻓﻲ ھذه اﻟﺣﺎﻟﺔ ﻗد ﻻ ﯾﻛون اﻟﺧط اﻟﻣﺳﺗﻘﯾم ﺗوﻓﯾق ﺟﯾد ﻟﺗﻠك اﻟﻘﯾم ﻣن .xواﻟﻣﺛﺎل ﻋﻠﻰ ذﻟك ﻣوﺿﺢ ﻓﻲ اﻟﺷﻛﻼﻟﺗﺎﻟﻰ واﻟذي ﯾﺟﻌﻠﻧﺎ ﻧﺗﺧذ اﻟﺣذر ﻋﻧد اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺗﻘدﯾرات ﺧﺎرج اﻟﻣدى ﻟﻘﯾم . x
اﻻﻧﺣدار ﺧﻼل ﻧﻘطﺔ اﻻﺻل Regression through the orign
ﻓ ﻲ ﻛﺛﯾ ر ﻣ ن اﻟﺗطﺑﯾﻘ ﺎت ﯾﺗطﻠ ب ﺣ ذف 0ﻣ ن ﻧﻣ وذج اﻻﻧﺣ دار ) ،(١-١أي أن اﻟﺧ ط ﯾﻣ ر ﺧ ﻼ ل . x=0 , y=0ھ ذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ ﺗطﺑ ق ﻋﻧ د ﺗﺣﻠﯾ ل اﻟﺑﯾﺎﻧ ﺎت ﻓ ﻲ ﻣﺟ ﺎل اﻟﻛﯾﻣﯾﺎء أو ﻓﻲ اﻟﻌﻣﻠﯾﺎت اﻟﺻﻧﺎﻋﯾﺔ .ﻋﻠﻰ ﺳﺑﯾل اﻟﻣﺛﺎل ،اﻻﺳﺗﺟﺎﺑﺔ ﻓﻲ ﻋﻣﻠﯾ ﮫ ﻛﯾﻣﯾﺎﺋﯾ ﮫ ﺗﺳﺎوي ﺻﻔر ﻋﻧدﻣﺎ ﺗﺷﻐل اﻟﻌﻣﻠﯾﺔ ﻋﻧد درﺟﺔ ﺣرارة ﺻﻔر .اﻟﻧﻣوذج ﻓ ﻲ ھ ذه اﻟﺣﺎﻟ ﺔ ﻻ ﯾﻛون ﻟﮫ ﺟزء ﻣﻘطوع ﻣن اﻟﻣﺣور اﻟرأﺳﻲ yوﯾﺄﺧذ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻲ : Yi x i i .
)(٢-١ ﻧﻔرض أن ﻟدﯾﻧﺎ nﻣن أزواج اﻟﻣﺷﺎھدات ( x i , y i ) ; i 1,2,..., nوﺑﻣﺎ أن 0 0
وﻋﻠﻰ ذﻟك ﺗﻘدﯾر اﻟﻣرﺑﻌﺎت اﻟﺻﻐرى ﻟﻠﻣﯾل ھو: .
n x i yi i 1 n 2 xi i1
b1
وﻧﻣوذج اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدر ﯾﺄﺧذ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻲ: yˆ b1x .
ﻣﺛﺎل
ﻓﯾﻣ ﺎ ﯾﻠ ﻲ ﻋ دد ﻟوﺣ ﺎت اﻟطﺑﺎﻋ ﺔ ﻟﻣﺧطوط ﮫ ) (xواﻟﺗﻛﻠﻔ ﺔ اﻟﻛﻠﯾ ﺔ ﺑﺎﻟ دوﻻر ﻟﺗﺻ ﺣﯾﺢ اﻷﺧط ﺎء اﻟﻣطﺑﻌﯾ ﺔ ) (yوذﻟ ك ﻟﻌﯾﻧ ﮫ ﻋﺷ واﺋﯾﺔ ﻣ ن اﻟطﻠﺑ ﺎت اﻟﺣدﯾﺛ ﺔ اﻟﺗ ﻲ ﺗﻌﮭ دﺗﮭﺎ ﺷرﻛﮫ ﻣﺗﺧﺻﺻﺔ ﻓﻲ ﻣﺧطوطﺎت ﺗﻘﻧﯾﮫ .وﺑﻣﺎ أن Yﯾﻧطوي ﻋﻠﻰ ﻣﺗﻐﯾ ر ﺗﻛ ﺎﻟﯾف ﻓﻘ د رﻏ ب ﺑﺎﺣ ث ﻓ ﻲ ﺗﺣدﯾ د ﻣ ﺎ إذا ﻛ ﺎن ﻧﻣ وذج اﻻﻧﺣ دار ﻋﺑ ر ﻧﻘط ﮫ اﻷﺻ ل )( ٢ -١ ﻣﻼﺋﻣﺎ ﻟدراﺳﺔ اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن .واﻟﺑﯾﺎﻧﺎت ﻣﻌطﺎة ﻓﻲ اﻟﺟدول اﻟﺗﺎﻟﻰ .
xy
x2
y
642 300 1770 5832 11425 16200 11150 3500 1780 1910 2556 896
36 16 100 324 625 900 625 196 100 100 144 49
107 75 177 324 457 540 446 250 178 191 213 128
6 4 10 18 25 30 25 14 10 10 12 7
57961
3215
3086
171
x
اﻟﺣـل ﻣن اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﺟدول اﻟﺳﺎﺑق ﻧﺣﺻل ﻋﻠﻰ: 57961 18.0283 . 3215
n x i yi i 1 n 2 xi i1
وﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻻﻧﺣدار اﻟﻣﻘدرة ﺳوف ﺗﻛون yˆ 18.0283x ,
واﻟﻣﻣﺛﻠﮫ ﺑﯾﺎﻧﯾﺎ ﻓﻲ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ ﻣﻊ ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر.
b1
y 600 500 400 300 200 100 x 40
35
25
30
20
15
10
5
ﯾﺗﺿﺢ ﻣن اﻟﺷ ﻛل اﻟﺳ ﺎﺑق أن ﺷ ﻛل اﻻﻧﺗﺷ ﺎر ﯾؤﻛ د أن ﻣﻌﺎدﻟ ﮫ اﻻﻧﺣ دار اﻟﻣﻘ درة ﺗﻣ ر ﺑﻧﻘطﺔ اﻷﺻل. ﻣﻌﺎﻣل اﻟﺗﺣدﯾد
ﻟﻠﻧﻣوذج ) (١-١ﻓﺈن ﻣﻌﺎﻣل اﻟﺗﺣدﯾد ﯾﺄﺧذ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻲ : .
y) 2
ˆi (y
2
(yi
) y
2
R
ﻓﻰ ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻧﻣوذج ) (٢-١ﻓﺈن ﻣﻌﺎﻣل اﻟﺗﺣدﯾد ﯾﺄﺧذ اﻟﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻲ :
.
n 2 ˆi y i 1 n 2 yi i 1
R 02
اﻹﺣﺻ ﺎء R 02ﯾوﺿ ﺢ ﻧﺳ ﺑﺔ اﻻﺧ ﺗﻼف )اﻟﺗﻐﯾ ر( ﺣ ول ﻧﻘط ﮫ اﻷﺻ ل )(0,0 واﻟﻧﺎﺗﺞ ﻣن اﻻﻧﺣدار. ﺗﺣت ﻓرض اﻻﻋﺗدال ﻟﺣد اﻟﺧطﺄ ﻓﺈن ﯾﻣﻛن اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﻓﺗرات ﺛﻘ ﺔ وﻓﺗ رات ﺗﻧﺑؤ واﺧﺗﺑﺎرات ﻓروض ﻟﻧﻣوذج اﻻﻧﺣدار اﻟذي ﻻ ﯾﺣﺗوي ﻋﻠﻰ اﻟﺟزء اﻟﻣﻘطوع .