Regressionsanalyse

Hallo zusammen,

ich möchte auf Basis von 3 Einflussparametern einen Vierten voraussagen.
A soll quasi durch B,C,D erklärt werden, was man mit der Regressionsanalyse bei Excel gut machen kann.
Leider wird immer nur ein Polynom aufgebaut, das linear ist.
A= fix + b*B + c*C+ d*D.
Wenn der Term bei B aber eher mit der Potenz 1,4 Einfluss hat - tue ich mich schwer mit Excel.
Wie würdet ihr eine Funktion ermitteln die z.B. A am besten so voraussagt:
A= fix + b*B^1.4 + c*C^2 + d*D^1.2

Vielen Dank,
Maxe

Wie würdet ihr eine Funktion ermitteln die z.B. A am besten so
voraussagt:
A= fix + b*B^1.4 + c*C^2 + d*D^1.2

Das geht sogar für beliebige Funktionen der Form

F \approx f^T p

In Deinem Fall wäre

F\left( {B,C,D} \right) = A

f\left( {B,C,D} \right) = \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 \
0 & {B^{1,4} } & 0 & 0 \
0 & 0 & {C^2 } & 0 \
0 & 0 & 0 & {D^{1,2} }
\end{pmatrix}

p = \left( {fix,b,c,d} \right)^T

Zur Bestimmung des Parametervektors muss das Optimierungsproblem

{\textstyle{1 \over 2}}\sum\limits_k {\left( {f_k^T p - F_k } \right)^2 \Rightarrow Min.}

gelöst werden. Das erfolgt wie gehabt, indem man die Ableitung nach den gesuchten Parametern Null setzt:

\sum\limits_k {f_k \cdot \left( {f_k^T p - F_k } \right)} = 0

und das Ganze nach nach den Parametern auflöst:

p = \left( {\sum\limits_k {f_k f_k^T } } \right)^{ - 1} \sum\limits_k {f_k F_k }

Das war es eigentlich schon und mit den Matrizenfunktionen von EXCEL ist das mit vertretbarem Aufwand zu berechnen. In Deinem Fall geht das aber noch einfacher, weil f bei Dir eine Diagonalmatrix ist. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann gilt

fix = {{\sum\limits_k {A_k } } \over n}

b = {{\sum\limits_k {A_k \cdot B_k^{2,8} } } \over {\sum\limits_k {B_k^{2,8} } }}

c = {{\sum\limits_k {A_k \cdot C_k^4 } } \over {\sum\limits_k {C_k^4 } }}

d = {{\sum\limits_k {A_k \cdot D_k^{2,4} } } \over {\sum\limits_k {D_k^{2,4} } }}

In Deinem Fall wäre

F\left( {B,C,D} \right) = A

f\left( {B,C,D} \right) = \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 \
0 & {B^{1,4} } & 0 & 0 \
0 & 0 & {C^2 } & 0 \
0 & 0 & 0 & {D^{1,2} }
\end{pmatrix}

Das ist natürlich Unsinn. A ist ja kein Vektor. Tatsächlich sieht Dein f so aus:

f\left( {B,C,D} \right) = \begin{pmatrix} 1 \ {B^{1,4} } \ {C^2 } \ {D^{1,2} } \end{pmatrix}

Damit ist das Ergebnis leider auch nicht mehr so schön einfach wie am Ende meines gestrigen Postings. Ich habe jetzt zwar alles in die Lösung

p = \left( {\sum\limits_k {f_k f_k^T } } \right)^{ - 1}
\sum\limits_k {f_k F_k }

eingesezt, aber die Forensoftware will die Formel nicht anzeigen, weil sie zu lang ist.

Hallo DrStupid,

danke für sehr ausführlichen Antworten.
Muss aber gestehen, dass ich mathematisch zu leichtgewichtig bin, um das alles zu verstehen. Matrizen waren nie meine Spezialität…

Wie auch immer - um nicht aneinander vorbeizureden hier mein praktisches Problem. Ich möchte die Masse(A) eines Rohrturms auf Basis von schon gebauten Türmen abschätzen. Als erklärende Parameter möchte ich die Höhe(B), den Außendurchmesser© und die Wandstärke(D) heranziehen.

Als Basis habe ich eine Sammlung von Werten für bereits bestehende Türme. z.B.
Nr/ A/ B/ C/ D/
1/ 100kg/ 10m/ 1,5m/ 2,1mm/
2/ 230kg/ 15m/ 2,1m/ 1,5mm/

50/ 78kg/ 8m/ 1,0m/ 3,0mm/

Nun möchte ich abschätzen, was ein Turm wiegt, der 20m hoch ist, 2m Außendurchmesser und 4mm Wandstärke hat. Annahme: gleicher Werkstoff usw. wie bei den anderen 50Türmen. Ein richtiger Bauingenieur dimensioniert sowas natürlich ordentlich - aber ich möchte eine erste Abschätzung treffen nur um ein Gefühl zu bekommen, wie sich Massen entwickeln.

Nun suche ich eine Erklärungsfunktion die etwa so ausschaut…
A=fix+b*B^r+c*C^s+d*D^t

Mit welchem Programm löst man sowas? Geht Excel?
Ich such quasi b,c,d und r,s,t.

Wenn sich irgendetwas hier schlecht posten läßt kannst du mir auch gerne an meine mailadresse schreiben. [email protected]

Vielen Dank,
Maxe

Nun suche ich eine Erklärungsfunktion die etwa so ausschaut…
A=fix+b*B^r+c*C^s+d*D^t

Ich such quasi b,c,d und r,s,t.

Das gehlt leider nicht mehr so, wie von mir beschrieben. Meine Rechenweg würde nur funktionieren, wenn lediglich die Faktoren b,c und d, aber nicht die Exponenten r,s und t gesucht werden.

Mit welchem Programm löst man sowas? Geht Excel?

Excel ist dafür zwar nicht das Werkzeug der Wahl, aber prinzipiell geht das mittles der Solver-Funktion. Dazu lässt Du die gesuchten Parameter vom Solver so wählen, dass die Fehlerquadratsumme

FQS = \sum\limits_k {\left( {fix + b \cdot B_k^r + c \cdot C_k^s + d \cdot D_k^t - A_k } \right)} ^2

minimal wird. Allerdings ist die Optimierung durch den Solver meiner Erfahrung nach ziemlich unzuverlässig.