折线图

统计与概率

zhé xiàn tú

折线图用线段连接数据点,展示某个量随时间或其他连续变量的变化。

Visualization

Definition

折线图展示某样事物随时间的变化:绘制若干点并用线段连接起来,便于看出数值是上升、下降还是保持不变。它绘制有序对 $(x, y)$ 并用线段连接相邻的点,用于展示某个连续变量(通常是时间)上的趋势,同一图中的多条折线可以用来比较多个组或多个变量。形式上,折线图是时间序列或函数关系的一种可视化表示;在时间序列分析中,折线图展示了某个随机过程 $\{X_t\}$ 的一次实现,图中可见的趋势、季节性和周期性会指导模型的选择(例如 ARIMA 模型、指数平滑)。

Example

绘制某城市从一月到十二月的月平均气温,会得到一张显示哪些月份最热、哪些月份最冷的折线图。追踪两名学生一学期每周测验分数的折线图,展示了每位学生成绩的变化,并支持直接比较,上升趋势表示进步。某折线图展示零售月销售额呈上升趋势,且十二月有规律的季节性高峰,可以用 $\text{ARIMA}(1,1,1)(1,1,1)_{12}$ 模型来建模,同时捕捉非平稳性(差分)和季节性。

Key Insight

折线的斜率讲述着故事:上升意味着增加,下降意味着减少,平坦意味着没有变化,但绘制点之间的连线代表着一种连续趋势的假设,而不是证明每一点都被测量过。将时间序列分解为趋势、季节性和残差(例如 STL 分解),可以分别对每个成分建模,从而比把整个序列当作一个整体来处理得到更准确的预测。