Regressão linear e amostragem — revisão rápida
Mapa
regressão: relação → ajuste → inferência → resíduos
amostragem: população → plano → seleção → precisão
Regressão linear simples
[ Y_i=\beta_0+\beta_1x_i+\varepsilon_i ]
[ E(Y\mid x)=\beta_0+\beta_1x. ]
- (\beta_0): intercepto;
- (\beta_1): mudança média em (Y) por unidade de (X);
- regressão (\neq) causalidade.
Mínimos quadrados
Minimiza:
[ \sum e_i^2
\sum(y_i-b_0-b_1x_i)^2. ]
[ b_1= \frac{\sum(x_i-\bar x)(y_i-\bar y)} {\sum(x_i-\bar x)^2}, \qquad b_0=\bar y-b_1\bar x. ]
Resíduo:
[ e_i=y_i-\hat y_i. ]
Máxima verossimilhança
Com erros normais independentes e variância constante:
maximizar a verossimilhança nos coeficientes = minimizar a soma dos quadrados.
Regressão múltipla
[ Y=\beta_0+\beta_1X_1+\cdots+\beta_kX_k+\varepsilon. ]
(\beta_j): efeito linear médio de (X_j), mantidas constantes as demais explicativas.
Inferência
Coeficiente individual:
[ t=\frac{b_j-\beta_{j,0}}{SE(b_j)}. ]
Teste global:
[ H_0:\beta_1=\cdots=\beta_k=0. ]
No modelo simples:
[ F=t^2. ]
Análise de variância
[ \text{SQ total}
\text{SQ regressão} + \text{SQ erro}. ]
Modelo simples:
- total: (n-1);
- regressão: (1);
- erro: (n-2).
Coeficiente de determinação
[ R^2
1-\frac{\text{SQ erro}}{\text{SQ total}}. ]
(R^2) alto não prova causalidade nem bom diagnóstico.
Resíduos
Esperado:
- em torno de zero;
- sem curva;
- dispersão aproximadamente constante;
- sem padrão de dependência.
Funil → variância não constante.
Curva → possível não linearidade.
Planos amostrais
| Plano | Mecanismo |
|---|---|
| aleatória simples | sorteio probabilístico direto de unidades |
| estratificada | amostra dentro de todos os estratos |
| sistemática | início aleatório + cada (k)-ésima unidade |
| conglomerados | seleciona alguns grupos naturais |
Estratos: representar todos os grupos.
Conglomerados: reduzir custo/logística selecionando alguns grupos.
Tamanho amostral — média
[ n_0
\left( \frac{z\sigma}{e} \right)^2. ]
Tamanho amostral — proporção
[ n_0
\frac{z^2p^*(1-p^*)}{e^2}. ]
Sem informação:
[ p^*=0{,}5. ]
População finita
[ n
\frac{Nn_0}{N-1+n_0}. ]
Relações
- confiança ↑ → (n) ↑;
- variabilidade ↑ → (n) ↑;
- margem de erro ↓ → (n) ↑;
- margem pela metade → (n) aproximadamente ×4.
Pegadinhas
- mínimos quadrados maximiza erros → não;
- inclinação prova causa → não;
- resíduo = erro verdadeiro → não;
- gráfico de resíduos deve seguir a reta ajustada → não; deve oscilar em torno de zero;
- estratificada seleciona só alguns estratos → não;
- conglomerados = estratos → não;
- sistemática sem início aleatório → não;
- (p) desconhecido impede tamanho amostral → não; use 0,5 como planejamento conservador.