Aritalab:Lecture/Math/LR/R LM
From Metabolomics.JP
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Rによる回帰分析
R では lm という関数で回帰分析ができます。Rに組み込んである airquality というデータをみてみます。
> help("iris")
アンダーソンによる菖蒲のデータです。
> require(graphics)
> pairs(iris[1:4], main = "Iris Data", pch=21, bg = c("red", "green","blue")[unclass(iris$Species)])
Sepal.Length, Sepal.Width, Petal.Length, Petal.Width, Species の 5 変数があり総当りの相関が出ています。 この中で Petal(花弁）の Length と Width はとても相関が高いことを確認しましょう。Sepal（萼片）の長さはどの変数と関連するのでしょうか。重回帰分析をおこないます。
> s <- lm (Sepal.Length ~ Sepal.Width + Petal.Length + Petal.Width , data=iris)
> summary(s)
Call:
lm(formula = Sepal.Length ~ Sepal.Width + Petal.Length + Petal.Width,
data = iris)
Residuals:
Min 1Q Median 3Q Max
-0.82816 -0.21989 0.01875 0.19709 0.84570
Coefficients:
Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
(Intercept) 1.85600 0.25078 7.401 9.85e-12 ***
Sepal.Width 0.65084 0.06665 9.765 < 2e-16 ***
Petal.Length 0.70913 0.05672 12.502 < 2e-16 ***
Petal.Width -0.55648 0.12755 -4.363 2.41e-05 ***
---
Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1
Residual standard error: 0.3145 on 146 degrees of freedom
Multiple R-squared: 0.8586, Adjusted R-squared: 0.8557
F-statistic: 295.5 on 3 and 146 DF, p-value: < 2.2e-16
目的変量が Sepal.Length, 説明変量が Sepal.Width, Petal.Length, Petal.Width です。各変量の重みは summary の Estimate として表示されています。Significance code は帰無仮説に対する有意差を示しています。Sepal.Width, Petal.Length が大きく関係することがわかります。 しかし Petal.Length と Petal.Width は相関が高かったのではないでしょうか。
> cor(iris$Petal.Length, iris$Petal.Width) [1] 0.9628654
これほど相関するのに重回帰分析の Estimate は Length と Width で逆になっています。これは問題です。 Length と Width はほぼ同じ意味を示すのに Estimate が逆になるからです。実際、Petal.Width を説明変数から外してもほとんど同じ精度を得ることができます。
変数選択は step 関数でも行えます。 AIC (Akaike Information Criterion) を指標に変数を除去するはずですが、Petal.Width は残るようです。
> s.step1 <- step(s)
Start: AIC=-343.04
Sepal.Length ~ Sepal.Width + Petal.Length + Petal.Width
Df Sum of Sq RSS AIC
<none> 14.445 -343.04
- Petal.Width 1 1.8834 16.329 -326.66
- Sepal.Width 1 9.4353 23.881 -269.63
- Petal.Length 1 15.4657 29.911 -235.86
