R の ggplot で書いた回帰直線に geom_smooth で 95 % 信頼区間を付ける方法

2022年4月17日2024年9月29日

EZRで ggplot2 を使って95%信頼区間と回帰式付き回帰直線を描く方法。

EZRで回帰直線に95%信頼区間を描きたい場合どうするか？

ggplot2 を使うと簡単・きれいに描ける。

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ggplot で回帰直線を書く方法 ggplot2 とは？

ggplot2 とは、簡単にきれいなグラフが描けるRの高性能なパッケージである。

ggplot2はEZRにインストールされているので、library()ですぐに呼び出せる。

もしインストールされていなかったら、install.packages("ggplot2")でインストールする。

ggplot で回帰直線を描いてみる

以下のスクリプトをRスクリプト窓に書く。

３つのパートから構成されている。

ggplot()
geom_point()
geom_smooth()

これらを+（プラス）でつないでいく、ちょっと変わった記法である。

library(ggplot2)
ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, se=TRUE)

ggplot()のカッコ内は、データの指定とX軸、Y軸の指定である。

geom_point()は、散布図を描かせる指令。

geom_smooth()は、平滑線を描かせる指令で、method=lmは直線回帰、se=TRUEは信頼区間を表示する指定。

信頼区間は、特に指定しなければ95％である。

以下が結果。

デザイン性に優れたグラフがあっという間に描ける。

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ggplot で書いた回帰直線の見た目を変更する

theme_bw()を加えると、白黒のシンプルな見た目になる。

ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, se=TRUE)+
theme_bw()

theme_classic()だと、X軸、Y軸だけになる。

ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, se=TRUE)+
theme_classic()

geom_smooth()内にcolor=”black”で指定すると黒に変えられる。

ほかの色も英語で指定すればその色に変わる。

ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, se=TRUE, color="black")+
theme_classic()

信頼区間のグレーを少し薄くするためには、geom_smooth()内にaes()でfill=’confidence’というふうにfillを指定する。

そしてscale_fill_manual()で、lightgrayに変更する。

そうすると少し薄いグレーに変わる。

ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, color="black",
aes(fill='confidence'), show.legend=FALSE)+
scale_fill_manual('Interval', values='lightgray')+
theme_classic()

信頼区間を塗りつぶさず、限界を線で表示する方法はわからなかった。

ggplot で書いた回帰直線の式をグラフ内に書き入れる

例えば、グラフ内に回帰式を書き入れたい場合、どうするか？

まず単回帰を行っておく。

#####線形回帰(単回帰、重回帰)#####
library(aod, pos=18)
RegModel.1 <- lm(LogCD34perBW~WBC.entry, data=GCSF_CD34)

次に、以下のように回帰式をequationとして定義する。

equation <- sprintf(
"italic(Y) == %.3g + %.3g * italic(X)",
coef(RegModel.1)[1], coef(RegModel.1)[2]
)

%.3g の部分は、次のcoef(RegModel.1)[1])（切片の推定値）とcoef(RegModel.1[2])（傾きの推定値）を順番に代入する意味で、3gは有効数字3桁にするという意味合い。

最後に、先ほどまでのスクリプトの最後に一行を書き足す。

＋でつなぐのを忘れずに。

ggplot(data=GCSF_CD34, aes(x=WBC.entry, y=LogCD34perBW))+
geom_point()+
geom_smooth(method=lm, color="black",
aes(fill='confidence'), show.legend=FALSE)+
scale_fill_manual('Interval', values='lightgray')+
theme_classic()+
annotate("text", x=5000, y=1.0, label=equation, parse=TRUE)