Linear Models

Least Squares


잔차(residual)는 관측값에서 예측값을 뺀 값이다. 최소제곱법(least squares)은 잔차를 제곱해 더한 잔차 제곱합(RSS)이 가장 작은 계수를 고른다.

잔차 eᵢyᵢ − ŷᵢ이며 양수면 과소 예측, 음수면 과대 예측이다.
제곱 손실eᵢ²이며 부호를 없애고 큰 오차를 더 무겁게 센다.
RSS(β₀, β₁)Σ(yᵢ − β₀ − β₁xᵢ)²이며 계수마다 값이 하나 정해진다.

계수를 바꾸면 모든 잔차와 RSS가 함께 바뀐다

후보 계수 β₀, β₁을 바꾸면 직선, 관측별 잔차, RSS 지도 위의 현재 위치가 함께 움직인다.

후보 직선과 잔차관측 6개와 후보 직선RSS 지도계수 조합별 RSS
왼쪽: 점은 관측, 파란 직선은 후보 직선이다. 초록 실선은 양의 잔차(과소 예측), 빨간 점선은 음의 잔차(과대 예측)다. 오른쪽: 가로축 β₀, 세로축 β₁이며 칸이 짙을수록 RSS가 작다. 초록 점이 현재 후보, 빨간 십자가 RSS 최소 계수다.

제곱 손실은 큰 잔차를 더 무겁게 센다

잔차 e를 바꾸면 손실 e²이 곡선을 따라 바뀌고, 잔차가 2배일 때 벌점은 4배가 된다.

제곱 손실 곡선잔차와 제곱 손실
파란 곡선은 e², 회색 점선은 절댓값 |e|다. 초록 점이 현재 잔차의 제곱 손실이다.