Regresyon analizi

Regresyon analizi, iki ya da daha çok değişken arasındaki ilişkiyi ölçmek için kullanılan analiz metodudur. Eğer tek bir değişken kullanılarak analiz yapılıyorsa buna tek değişkenli regresyon, birden çok değişken kullanılıyorsa çok değişkenli regresyon analizi olarak isimlendirilir. Regresyon analizi ile değişkenler arasındaki ilişkinin varlığı, eğer ilişki var ise bunun gücü hakkında bilgi edilinebilinir. Regresyon terimi için öz Türkçe olarak bağlanım sözcüğü kullanılması teklif edilmiş ise de  Türk ekonometriciler arasında bu kullanım yaygın değildir.
Örneğin, bir ziraat mühendisi buğday verimi ve gübre miktarı arasındaki ilişkiyi, bir mühendis, basınç ve sıcaklık, bir ekonomist gelir düzeyi ve tüketim harcamaları, bir eğitimci öğrencilerin devamsızlık gösterdiği gün sayıları ve başarı dereceleri arasındaki ilişkiyi bilmek isteyebilir. Regresyon, iki (ya da daha çok) değişken arasındaki doğrusal ilişkinin fonksiyonel şeklini, biri bağımlı diğeri bağımsız değişken olarak bir doğru denklemi olarak göstermekle kalmaz, değişkenlerden birinin değeri bilindiğinde diğeri hakkında kestirim yapılmasını sağlar.  Genellikle bu iki (veya çok) değişkenlerin hepsinin niceliksel ölçekli olması zorunluluğu vardır.
Regresyonda, değişkenlerden biri bağımlı diğerleri bağımsız değişken olmalıdır. Buradaki mantık eşitliğin solunda yer alan değişkenin sağında yer alan değişkenlerden etkilenmesidir. Sağda yer alan değişkenlerse diğer değişkenlerden etkilenmemektedir. Burada etkilenmemek matematiksel anlamda bu değişkenleri bir doğrusal denkleme koyduğumuzda etki yapması anlamındadır. Çoklu doğrusallık, ardışık bağımlılık sorunları kastedilmemektedir.

Regresyon analizinin tarihi

Regresyon yönteminin ilk şekli en küçük kareler prensibidir ve ilk olarak Adrien Marie Legendre tarafından 1805 yılında ortaya atılmıştır . Hemen takiben 1809 yılında C.F. Gauss  aynı yöntemi açıklamıştır. En küçük kareler terimi Legendre tarafından moindres carrés olarak kullanılmış, ancak Gauss aynı yöntemi 1795 yılından beri kullandığını iddia etmiştir. Legendre ve Gauss bu yöntemi astronomik gözlemlerden uydularının güneş etrafındaki yörüngelerini tespit etmek için kullanırken ortaya çıkartmışlardır. 1748 yılında Eüler'in aynı problem üzerinde uğraştığı, fakat başarı sağlayamadığı bilinmektedir. En küçük kareler kuramında sonraki gelişme Gauss'in 1821 yılında yayınladığı bir makalede ortaya çıkartılmış ve bu yayında Gauss sonradan kendi adı verilen Gauss-Markov teoreminin bir şeklini açıklamıştır. 
Regresyon terimi 19. yüzyılda İngiliz istatistikçisi Francis Galton tarafından bir biyolojik inceleme için ortaya atılmıştır. Bu incelemenin ana konusu kalıtım olup, aile içinde baba ve annenin boyu ile çocukların boyu arasındaki bağlantıyı araştırmakta ve çocukların boylarının bir nesil içinde eski ata nesillerinin ortalamasına geri döndüklerini yani bir nesil içinde ortalamaya geri dönüş olduğu inceleme konusudur. Galton geri dönüş terimi için ilk yazısında İngilizce olarak reversion terimi kullanmışsa da sonradan aynı anlamda olan regression sözcüğü kullanmıştır.; Bu çalışmalarında Galton istatistiksel 'regresyon' kavramını ve yöntemini de geliştirmiştir. Udny Yüle ve Karl Pearson bu yöntemi daha geniş genel istatistiksel alanlara uygulayıp geliştirmişlerdir.. Bu yazılarda bağımlı ve bağımsız değişkenlerin normal dağılım gösterdiği varsayılmaktadır. Bu kısıtlayıcı varsayım R.A. Fisher 1922 ve 1925 yıllarındaki yayınları ile sadece bağımlı değişkenin koşullu dağılımının normal olduğu hallere uygulanmak üzere daha genişletilmiştir.).
Bu kavramları ve yöntemleri genel olarak, kalıtım konusu dışında "ortalamaya geri dönüş" ile hiçbir ilgisi olmayan konularda, kullanan istatistikçiler regresyon terimini kullanmakta devam etmişlerdir. Zamanımızda, bu terim, kavram ve yöntemin Galton'un konusu ile bütün ilişkisi yok olmuştur ve artık regresyon terimi doğrusal bağlantı bulunması ve eğri uydurma ile eş anlamlar vermektedir.

F-testi

Regresyon denklem uyum iyiliği için F-testi için sıfır hipotez (H₀) anakutle model katsayilarinin hepsinin değerinin 0 (sifir)a eşit olduğudur. Yani sıfır hipotez gerçekse hesap ile elde edilen katsayi kestirimlerinin hepsi anakütle için 0dir yani hiçbir etki ve bağlantı anlamı vermez.  Bu basamağa kadar yapılmış olan analizin bir kenara bırakılması ve diğer bir modelin bulunup kullanılması gerekir. Eğer sıfır hipotez reddedilirse regresyon kestirimleri genellikle uygundur ve cikarimsal kontrol analizine devam edilir.

Kestirimi yapılan her tek regresyon parametresinin değerinin çıkarımsal kontrolü

Yani bu tahmin edilmiş standart hataları kullanarak her tek anakütle regresyon parametresi hakkında  kestirim güvenlik aralıkları kurabilir ve hipotez sınamaları yapılabilir.

İnterpolasyon ve ekstrapolasyon

Regresyon modelleri kullanarak kestirim yapılmak istenirse, bağımsız değişken olan   değişken veri değerleri verilirse bağımlı değişken  için kestrim değerleri () tahmin etmek için kullanabilirler.
Eğer bu kestirim, modeli kurmak için kullanılan  değişken değerleri için yapılıyorsa, bu işlem interpolasyon olarak adlandırılır. Eğer kestirim modeli kurmak için kullanılan bağımsız değişken değerlerinin dışındaki değerler ile yapılırsa, ekstrapolasyon olarak adlandırılır ve ekstrapolasyon çok daha yanlı olabilir.

Ağırlıklı en küçük kareler yöntemi

En küçük kareler yöntemi kullanılırken yapılan temel varsayımlarindan biri hata terimi varyanslarının birbirine esit olduğudur. Eğer gözlem hataları birbirine eşit olmayan hata terimi varyanslari gösteriyorlarsa, en küçük  kareler yönteminin bu önemli varsayımı ihlal edilmiş olur ve en küçük kareler yöntemi ile elde edilen regresyon kestirimleri anlamlı olmayabilir. Bu sorunu çözümlemek için her gözleme ayrı ağırlık vererek en küçük kareler yöntemi uygulamak imkânı vardır ve bu genelleştirmeye ağırlıklı en küçük kareler adı verilir. Ağırlıklı En Küçük Kareler Yöntemi,değişkenlere ağırlık vererek veya değişkenlerin önem derecesini değiştirerek uygulanan en küçük kareler yöntemidir.

Değişkenlerde-hatalar modeli

En küçük kareler yöntemi kullanılırken yapılan temel varsayımlarından biri de gözlem hatalarının yalnızca bağımlı değişkenlerde yapıldığı ve bağımsız değişkende gözlem hatası bulunmadığıdır. Eğer bağımlı değişkende hata bulunduğu ve bunun elde edilen regresyon kestirim değerlerine çok etki yaptığı bilinirse, degiskenlerde-hatalar-modeli veya diğer ismi ile total en kucuk kareler modeli ve bu modelle ilişkili kestirim yöntemleri kullanılabilir.

Genelleştirilmiş doğrusal model

Eğer anakütle regresyon modeli içindeki hatalar için olasılık dağılım fonksiyonu bir normal dağılım göstermiyorsa genelleştirilmiş doğrusal model kullanılabilir. Bu halde hatalarin olasılık dağılım fonksiyonu ussel dağılım, gamma dağılımı, ters Gauss tipi dağılım, Poisson dağılımı, binom dağılım, multinom dağılım vb. olabilir.