Aula 17: Regressão linear simples

Média condicional, mínimos quadrados e diagnóstico

Materiais da aula

Slides

Média condicional, ajuste por mínimos quadrados, interpretação dos coeficientes, \(R^2\), resíduos e incerteza.

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Material de apoio

Guia de estudo reproduzível, com derivações passo a passo, códigos executados, resultados, interpretações e exercícios.

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Base de dados de apoio

Dados de 1.338 pessoas seguradas, com idade, despesas médicas, tabagismo e outras características. Licença CC0.

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Objetivos

  • interpretar a regressão como modelo para \(E[Y\mid X=x]\);
  • distinguir parâmetro, estimativa, erro e resíduo;
  • formular e derivar o estimador de mínimos quadrados;
  • interpretar intercepto, inclinação, \(R^2\) e diagnósticos de resíduos;
  • usar bootstrap e permutação para estudar a incerteza da inclinação.

Escopo da aula

A solução é obtida pela minimização convencional da soma dos resíduos ao quadrado, usando derivadas. A abordagem por projeções não será retomada, pois já foi estudada em outra disciplina. Máxima verossimilhança e gradiente descendente aparecem apenas como antecipação das próximas aulas.

Estudo de caso

A base Medical Insurance Cost permite transformar a associação entre idade e despesas em uma regra explícita para a média condicional. O tabagismo revela estrutura nos resíduos e ajuda a discutir por que uma reta simples pode ser estatisticamente informativa, mas insuficiente para previsões individuais.

Bibliografia da aula

Bibliografia principal

  • James, G.; Witten, D.; Hastie, T.; Tibshirani, R. An Introduction to Statistical Learning, cap. 3.
  • Diez, D.; Barr, C.; Çetinkaya-Rundel, M. OpenIntro Statistics, seção sobre regressão linear.

Bibliografia complementar

  • Wasserman, L. All of Statistics, seções sobre regressão linear e mínimos quadrados.
  • Bruce, P.; Bruce, A.; Gedeck, P. Practical Statistics for Data Scientists, capítulo sobre regressão.