Prism 中既包含一组普通多项式方程,也包含一组居中多项式方程。例如,当您查看多项式列表时,会看到“二阶多项式”和“居中二阶多项式”。 我们建议始终选择其中一个中心化方程,而不是普通多项式方程。本页将解释原因。
标准的多项式模型形式如下:
Y= B0 + B1*X +B2*X^2
阶数越高,方程中包含的项就越多。
多项式拟合存在两个问题:
•当X值较大且远高于零时(例如,当X表示日历年时),将这些非常大的X值提升到高次幂可能会导致数学溢出。即使程序未报告任何数学错误,结果也可能不准确。 由于部分系数为正,部分为负,Y 的值依赖于从一个巨大数值中减去另一个巨大数值,从而导致结果不精确。
•即使 X 值不大,模型的参数之间也相互交织,因此具有较高的协方差和依赖度。这会导致标准误差较大、置信区间较宽,以及置信带或预测带非常宽。 在许多情况下,该问题十分严重,以至于Prism会报告结果“模糊拟合”,因此不会为所有参数报告置信区间,也无法绘制置信带。
当 X 值经过中心化处理后,上述两个问题都会消失。中心化的原理是在拟合模型之前,从所有 X 值中减去 X 的均值。这可以在非线性回归过程中实现,使用以下模型:
XC = X - Xmean
Y = B0 + B1*XC + B2*XC²
这里 XC 是中心化的 X 值,等于 X 值减去 Xmean,即所有 X 值的均值。换言之,XC 是任意 X 值与所有 X 值均值之间的距离。Xmean 是常数,并非 Prism 试图拟合的参数。 当然,您可以在 Y 的定义中加入更多项,以构建更高阶的多项式方程。
拟合中心化模型所得的曲线与常规方法完全相同(除非常规方法导致了数学错误)。因此,平方和保持不变,模型比较的结果也相同。
然而,中心化方程已对模型进行了重新参数化。各参数的含义不同,因此具有不同的最佳拟合值(除第一个参数外,其余均相同)、不同的标准误差和置信区间,协方差和依赖度更小,且置信带/预测带更窄。
您无需了解 Prism 如何实现该模型,即可将数据拟合到内置的中心化多项式方程中。如果您对此感到好奇,请继续阅读。
如上所示,这组内置的中心化多项式方程通过将参数 XMean 约束为“数据集常数(= X 的均值)”,从而使其等于 X 值的均值。
如果您使用 Prism 5.02 或 5.0b 之前的版本打开包含中心化多项式回归的文件,该约束条件将会丢失,中心化多项式回归将无法正常工作。