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Análisis de regresión
El análisis de regresión es un método estadístico utilizado para modelar y analizar la relación entre una variable dependiente y una o más variables independientes. Es una herramienta fundamental en la inferencia estadística, ampliamente utilizada para predecir el valor de una variable dependiente basado en los valores de las variables independientes. Este método también nos ayuda a comprender la fuerza y la naturaleza de la relación entre variables.
Introducción al análisis de regresión
En su núcleo, el análisis de regresión implica encontrar la línea o curva de mejor ajuste que describa los puntos de datos en su conjunto de datos. Esta relación se expresa típicamente como una ecuación donde los coeficientes representan la fuerza del efecto de cada variable independiente sobre la variable dependiente.
Existen diferentes tipos de análisis de regresión dependiendo del tipo de datos y de la relación que sospechamos. Los tipos más comunes incluyen:
- Regresión lineal
- Regresión lineal múltiple
- Regresión polinómica
- Regresión logística
Regresión lineal
Comencemos con la regresión lineal, que es la forma más simple de regresión. En la regresión lineal, intentamos modelar la relación entre dos variables ajustando una ecuación lineal a los datos observados. Una variable se considera la variable explicativa (independiente) y la otra se considera la variable dependiente.
Regresión lineal simple
La regresión lineal simple representa la relación entre una variable dependiente y y una variable independiente x mediante la siguiente ecuación:
y = β₀ + β₁x + ε
- y es la variable dependiente que intentamos predecir.
- β₀ es la intersección de la línea con el eje y.
- β₁ es la pendiente de la línea.
- ε es el término de error, que representa la variabilidad en y no explicada por el modelo.
Ejemplo de regresión lineal simple
Supongamos que estamos investigando la relación entre la temperatura y el número de helados vendidos. Aquí hay un diagrama de dispersión que muestra esta relación:
temperatura
helados vendidos
Cada punto en el gráfico representa un día. Nuestro objetivo es encontrar una línea que se ajuste mejor a todos estos puntos, sugiriendo que a medida que aumenta la temperatura, se venden más helados. La línea de ajuste se estima mediante el método de mínimos cuadrados, que minimiza la suma de las diferencias cuadradas entre los valores observados y los valores predichos por la línea.
Regresión lineal múltiple
Cuando una sola variable independiente no es suficiente para predecir con precisión la variable dependiente, usamos la regresión lineal múltiple. Involucra más de una variable independiente (x₁, x₂, ..., xn) para predecir la variable dependiente y. La ecuación se ve así:
y = β₀ + β₁x₁ + β₂x₂ + ... + βnxn + ε
Ejemplo de regresión lineal múltiple
Considere predecir el precio de una casa basada en el número de habitaciones, el tamaño de la casa en pies cuadrados y el índice de calidad del vecindario. El modelo podría verse así:
precio = β₀ + β₁ * habitaciones + β₂ * tamaño + β₃ * vecindario + ε
Cada coeficiente β estima el cambio en el precio de la casa asociado con un cambio de una unidad en la variable predictora, manteniendo todas las demás predictor constantes.
Regresión polinómica
La regresión polinómica es una extensión de la regresión lineal que se utiliza cuando la relación entre la variable independiente x y la variable dependiente y es curvilínea. La ecuación de regresión polinómica se expresa como:
y = β₀ + β₁x + β₂x² + ... + βnxⁿ + ε
Ejemplo de regresión polinómica
Un ejemplo de regresión polinómica podría ser modelar el crecimiento de plantas a lo largo del tiempo, donde la tasa de crecimiento se acelera y luego se desacelera a medida que la planta madura.
Tiempo
Crecimiento de la planta
Regresión logística
La regresión logística se utiliza para modelar la probabilidad de un resultado binario basado en una o más variables predictoras. A diferencia de la regresión lineal, en la regresión logística, la variable de resultado es categórica, lo que significa que es un resultado binario donde los datos solo pueden caer en una de dos categorías.
La fórmula utilizada en la regresión logística es la función logística:
p = 1 / (1 + e^-(β₀ + β₁x₁ + β₂x₂ + ... + βnxn))
Ejemplo de regresión logística
Un ejemplo práctico implica si un cliente comprará un producto (1) o no (0) basado en factores como ingresos y edad.
Suposiciones en el análisis de regresión
Para que el análisis de regresión sea válido, deben cumplirse ciertas suposiciones:
- Linealidad: La relación entre las variables independientes y dependientes debe ser lineal.
- Independencia: Los residuos (errores) deben ser independientes.
- Homoscedasticidad: Los residuos deben tener una varianza constante en todos los niveles de la variable independiente.
- Normalidad: Los residuos deben estar distribuidos normalmente.
Conclusión
En conclusión, el análisis de regresión es una herramienta poderosa para comprender las relaciones entre variables. Es esencial para hacer predicciones y proporcionar conocimientos basados en datos. Si bien la regresión lineal es la forma más simple de análisis de regresión, comprender el contexto más amplio de la regresión polinómica y logística proporciona un conjunto de herramientas completo para abordar una amplia gama de problemas de estimación estadística.
Aplicar el análisis de regresión dentro del marco de estas suposiciones conduce a modelos predictivos más precisos y confiables, ayudando a investigadores y profesionales a tomar decisiones informadas basadas en datos empíricos.