기본개념

우리가 살고 있는 세상의 모습은 아래와 같다.

모집단실제 세상의 전체 데이터
표본집단전체에서 뽑아낸 일부 데이터

모집단 식

모집단
Yi관측된 결과=β0절편 · 참값+β1Xi기울기 · 참값+ui오차항 · 관측 불가

참값 β(β0, β1 각각)는 세상에 하나뿐 — 전체를 볼 수 없어 계산 불가. 오차항 ui도 끝까지 관측되지 않음.

표본집단 식

표본집단
Yi관측된 결과=β0절편 · 추정값+β1Xi기울기 · 추정값+ui잔차 · 관측 가능
예측값
Yi직선 위의 값=β0 + β1Xi표본 회귀직선,ui = Yi − Yi잔차 = 실제 − 예측

표본집단이 바뀌면 β̂(β̂0, β̂1 각각)도 바뀜 — 표본집단마다 다른 값이 나옴. 잔차 ûi는 데이터로 직접 계산 가능.

목표는 알 수 없는 β1을 표본으로 구한 β̂1으로 짐작하는 것. 아래 시뮬레이션의 빨간 실선이 모집단 식, 파란 실선이 표본 식에 해당함.

회

0번 표본집단을 추출함

모집단과 표본집단

XYO
모집단
Y = 2.00 + 1.00X
표본집단
표본추출 전

추정된 절편 β̂0의 분포

01표본집단 추출 횟수(빈도)참값 2.00.51.01.52.02.53.03.5추정된 절편 β̂0표본집단을 반복 추출하면 분포가 쌓임
β̂0의 평균
—
표준편차
—

막대 1개 = 폭 0.125 구간
값이 달라도 같은 구간이면 함께 쌓임

추정된 기울기 β̂1의 분포

01표본집단 추출 횟수(빈도)참값 1.00.60.81.01.21.4추정된 기울기 β̂1표본집단을 반복 추출하면 분포가 쌓임
β̂1의 평균
—
표준편차
—

막대 1개 = 폭 0.05 구간
값이 달라도 같은 구간이면 함께 쌓임

왼쪽: 전체(모집단)로 추정한 직선은 빨간 실선, 표본으로 추정한 직선은 파란 실선 — 표본마다 절편·기울기가 조금씩 다름. 가운데·오른쪽: 그 β̂0·β̂1을 표본추출마다 모으면 각각 참값 2.0 · 1.0 주변에 종 모양으로 쌓임(표본분포). 평균은 참값에 가깝고(불편성), 흩어진 정도가 곧 분산(표준편차).

직관적 예시

모집단표본요점
국 간 보기솥 안의 국 전체맛보려고 뜬 한 숟갈한 숟갈만 맛봐도 솥 전체의 간을 짐작
대선 여론조사전체 유권자 수천만 명설문에 응한 1,000명일부만 물어봐도 전체 지지율을 추정
건강검진 혈액검사몸속 전체 혈액주사기로 뽑은 몇 mL한 병만 뽑아도 몸 전체 상태를 판단

전부 다 확인하는 건 불가능하거나 낭비 → 일부(표본)만 보고 전체(모집단)를 추측하는 것이 통계·회귀분석의 출발점.

회귀분석(Regression Analysis)은 변수 간의 관계를 수식으로 나타내고, 그 관계를 이용해 예측·추론하는 통계 방법론입니다. 단순회귀는 독립변수가 딱 하나인 가장 단순한 형태로, 모든 계량경제학의 출발점이 됩니다. 좌변이 결과, 우변이 원인이며 — X가 Y에 미치는 인과적 영향을 파악하는 것이 목적입니다.

01관계 탐색두 변수 사이에 선형 관계가 있는가?
02모형 설정수식으로 관계를 정의하고 가정 부여
03계수 해석기울기·절편이 현실에서 무엇을 의미하는가?

단순회귀 모형

단순선형회귀 모형은 아래와 같이 정의됩니다.

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변수의 역할

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CLM 가정

고전적 선형 모형(Classical Linear Model) 가정은 OLS 추정량이 좋은 성질을 갖기 위한 전제 조건입니다.

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