Introdução a regressão polinomial

A regressão polinomial é uma extensão da regressão linear simples que permite modelar relações mais complexas entre uma variável de entrada e uma variável de saída. Enquanto a regressão linear simples assume uma relação linear entre as variáveis, ideal para problemas linearmente separados, a regressão polinomial permite que a relação seja modelada como uma função polinomial.

A forma geral de um modelo de regressão polinomial é expressa pela seguinte equação:

Nesta equação:

  • representa a variável de saída que queremos prever.
  • é a variável de entrada.
  • são os coeficientes do modelo, onde é o intercepto, e os demais são coeficientes para os termos de grau superior.
  • são termos polinomiais de graus superiores.
  • é o erro ou resíduo, que representa a variação não explicada pelo modelo.

A principal ideia da regressão polinomial é ajustar os coeficientes do modelo de modo a minimizar a soma dos quadrados dos resíduos, de maneira semelhante à regressão linear simples.

A seguir a diferença da reta que descreve a regressão linear e polinomial respectivamente:

Alguns pontos importantes sobre a regressão polinomial:

  1. Grau do polinômio (n): O grau do polinômio determina o número de termos polinomiais incluídos no modelo. Quanto maior o grau, mais complexo o modelo pode se tornar, e também pode ser mais suscetível ao overfitting.

  2. Overfitting: A regressão polinomial de grau elevado pode se ajustar muito bem aos dados de treinamento, mas pode não generalizar bem para novos dados (overfitting). Portanto, é importante escolher um grau adequado para evitar overfitting.

  3. Validação cruzada: A validação cruzada é uma técnica comum usada para escolher o grau ideal do polinômio, avaliando o desempenho do modelo em conjuntos de treinamento e teste separados.

  4. Regularização: Às vezes, é necessário adicionar termos de regularização ao modelo de regressão polinomial para evitar overfitting. A regressão polinomial regularizada é chamada de regressão polinomial regularizada.

A regressão polinomial é uma ferramenta poderosa para modelar relações não lineares entre variáveis, mas é importante usá-la com cautela, escolhendo um grau de polinômio apropriado e aplicando técnicas de validação cruzada e regularização, quando necessário, para garantir a generalização adequada do modelo.