Regression - ISMLL

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Mar 11, 2008 - Predictive Distribution. 35. Outline. • Introduction. • Simple linear regression. • Simple regressi
11/3/2008

Regression (Part I) [email protected]

The regression problem Example: how does gas consumption depend on external temperature? depend on external temperature? (Whiteside, 1960s). weekly measurements of • average external temperature • total gas consumption (in 1000 cubic feet) • How does gas consumption depend on external  temperature? • How much gas is needed for a given temperature ? 2

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Linear model

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Outline • • • • •

Introduction Simple linear regression Simple polynomial regression Maximum likelihood estimation Maximum posterior estimation

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Is linear the only option?

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Variable types numerical / interval‐scaled / quantitative where differences and quotients etc. are meaningful, e.g.,  temperature, size, weight i i h nominal / discrete / categorical / qualitative where differences and quotients are not defined, usually with a  finite, enumerated domain, e.g., X := {red, green, blue} ordinal / ordered categorical where levels are ordered, but differences and quotients are not  h l l d d b t diff d ti t t defined, usually with a finite, enumerated domain, e.g., X :=  {small, medium, large}

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Definitions: predictors and target

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Definitions: regression classification

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Introduction Simple linear regression Simple polynomial regression Maximum likelihood estimation Maximum posterior estimation

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Simple linear regression

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Parameters

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Parameter estimation (example)

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Parameter estimation (example)

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Parameter estimation (example)

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Least Squares Estimation (LSE)

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LSE: proof

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LSE: proof

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LSE: example

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Outline • • • • •

Introduction Simple linear regression Simple polynomial regression Maximum likelihood estimation Maximum posterior estimation

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Simple polynomial regression

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Sum‐of‐Squares Error Function

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0th Order Polynomial

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1st Order Polynomial

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3rd Order Polynomial

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9th Order Polynomial

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Outline • • • • •

Introduction Simple linear regression Simple regression with polynomials Maximum likelihood estimation Maximum posterior estimation

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The Gaussian Distribution

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Gaussian Mean and Variance

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The Multivariate Gaussian

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Gaussian Parameter Estimation Likelihood function Likelihood function

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Maximum (Log) Likelihood

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Properties of          and 

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Polynomial regression re‐visited

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Maximum Likelihood

Determine Determine            by minimizing sum‐of‐squares error,             . by minimi ing sum of squares error

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Predictive Distribution

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Outline • • • • •

Introduction Simple linear regression Simple regression with polynomials Maximum likelihood estimation Maximum posterior estimation

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Maximum posterior estimation (MAP)

Determine               by minimizing regularized sum‐of‐squares error,             .

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