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【1129.】回归存在交互后,系数如何解释?

 松哥精鼎统计 2021-01-08
   缘起

      统计分三级,初级统计说一说(图表),中级统计比一比(检验),高级统计找关系(模型)。其中构建模型是统计学的大成功夫,是统计学中最难啃的骨头!

      然而统计建模这块骨头中,如果再加入交互作用,那么就是难上加难了!

    后台经常有人问到模型中的交互作用问题,特此整理一期,以感谢大家对精鼎统计,对松哥统计的支持!

交互作用







    交互(interaction),字面上有点饶人,但从数学表达上,缺比较简单。如果想要研究两个自变量如X1和X2的交互作用,通常的做法就是将两个变量相乘,即X1*X2,然后把乘积项纳入到回归方程即可。
    以情商和性别对收入的影响为例。如果不考虑交互作用,则线性回归方程为:

Y=β0+β1X1+β2X2

其中,Y表示收入,X1表示“情商”(0=低,1=高),X2表示“性别”(分类变量,用”0“为女性;“1“表示男性)。

通过方程可见:

β1:为控制X2后,高情商比低情商多出的收入;

β2:为控制X1后,男性比女性多出的收入;

如过要考虑X1和X2之间的交互作用,那么方程表达为:

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X1X2

    其中的X1X2代表交互项,但是此时的系数如何解释,就变的复杂起来。

当X1=0时(代入有交互项的方程,下同):

Y=β0+β2X2

当X1=1时:

Y=β0+β1+β2X2+β3X2

两式相减,即可得到当X1变化一个单位时,Y的变化情况:

ΔY=β1+β3X2

由此,可以发现,加入交互项后,X1(即情商),每变化一个单位(比如增加一年),收入的变化不仅取决于β1,而且还取决于β3和X2。

因此,我们不能再直接将β1解读为情商对收入的影响。

同理,β2也不能直接解读为性别对收入的影响。

在这样的情况下,到底应该如何来对这三个回归系数进行解读呢?思路其实很简单,诀窍就是分别让X1和X2等于0。

上面我们已经计算过X1=0时,

ΔY=β2X2

由此可见,β2的含义就是,在X1=0时,X2每增加一个单位,Y的增加量。

结合各个变量所指代的含义,我们可以这样说:

对于情商为0的人(X1=0),β2表示男性的收入比女性高多少(记住X2表示性别,所以X2变化一个单位,从0到1,就是指从女性到男性)。

同理,我们想考察β1的含义,就让X2等于0.

当X2=0时

ΔY=β1X1

从而,我们可以将β1解读为:对于女性人群,高情商者其收入的增加量。

由此来看,加入交互作用后,回归系数(β1和β2)的解读需要加入一定的限定条件,比如”情商为0“、或者特定为“女性人群“。

松哥统计说A






    说了那么多,可能您已经被绕晕了,最后简单点吧,一个公式,一张表,一个案例,说四种可能:

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X1X2

(1)对于女性而言,学历每增加1个级别,待遇改变β1;

(2)对于男性而言,学习每增加1个级别,待遇改变β1+β3;

(3)对于低情商而言,男性比女性待遇改变β2;

(4)对于高情商而言,男性比女性待遇改变β2+β3.

松哥统计说B






虚构一个案例,看可否更容易懂点:

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X1X2

Y=5+60X1+100x2+50X1X2

虚构一下,比如国家规定,只要成年就发钱,X1发60,X2发100,如果X1X2结婚则多发50。(X1=0未成年,X1=1成年;X2=0未成年,X2=1成年)。

那么:如果X1=0未成年,那么成年X2比未成年多拿100元;

          如果X1=1成年,那么成年X2比未成年多拿100+50元;

          如果X2=0未成年,那么成年X1比未成年多拿60元;

          如果X2=1成年,那么成年X1比未成年多拿60+50元。

松哥统计说C






   虽然对于构建模型来说,数值变量、等级变量、二分类变量和无序多分类变量都可以作为X进入模型,理论上各种X类型的变量都可以研究交互,但是无序多分类变量,因为要设置哑变量,从而会导致结果解释更加的复杂,故较少研究。如下类型的交互皆可以研究:(1)数值变量与数值变量;(2)数值与等级;(3)数值与二分类;(4)等级与等级;(5)等级与二分类;(6)二分类与二分类。

    虽然上述6种皆可以研究,但是在发表文章的结果表达上,(1)数值与数值的交互不便于进行统计表的展示,因为数值与数值的组合实在太多;因为存在交互后,往往要分层分析,都是数值则无法分层;如果多数值进行等级化,那就变成了数值与等级,或者等级与等级的交互形式了。其他类型的交互统计表达均无压力!

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