如何为含交互项的回归绘制分组附加变量图/偏回归图？

问题背景 #

我需要为包含交互项的线性回归模型绘制附加变量图（Added Variable Plot），并为Species分组单独绘制偏回归系数回归线。目前用car包的avPlots()能生成基础图，但无法实现分组回归线，现寻求实现方法。

基础实现代码（car包）：

# 加载包并拟合含交互项的模型
library(car)
lm1 <- lm(data = iris, Petal.Length ~ Sepal.Width + Sepal.Length*Species)

# 生成基础附加变量图
avPlots(lm1)
# 单独绘制交互项的附加变量图
avPlots(lm1, terms = "Sepal.Length:Species")

你之前提供的ggplot示意代码使用了原始变量而非附加变量图要求的残差，因此需要调整为基于残差的绘图逻辑。

手动实现分组附加变量图 #

附加变量图的核心是展示残差对残差的关系：

• X轴：目标自变量对模型中其余所有变量回归后的残差（剔除其他变量的影响）
• Y轴：响应变量对模型中其余所有变量回归后的残差（剔除其他变量的影响）

我们可以手动计算这两组残差，再用ggplot2按Species分组绘制回归线：

完整代码 #

library(ggplot2)

# 1. 计算X残差：Sepal.Width 对模型中除自身外的所有变量回归的残差
x_resid <- residuals(lm(data = iris, Sepal.Width ~ Sepal.Length + Species + Sepal.Length:Species))

# 2. 计算Y残差：Petal.Length 对模型中除Sepal.Width外的所有变量回归的残差
y_resid <- residuals(lm(data = iris, Petal.Length ~ Sepal.Length + Species + Sepal.Length:Species))

# 3. 合并残差到原数据集
iris_resid <- cbind(iris, x_resid, y_resid)

# 4. 绘制分组附加变量图
ggplot(iris_resid, aes(x = x_resid, y = y_resid, color = Species)) +
  geom_point(alpha = 0.7) +  # 绘制散点，alpha调整透明度避免重叠
  geom_smooth(method = "lm", se = FALSE) +  # 绘制分组回归线（关闭置信区间）
  labs(
    x = "残差：Sepal.Width ~ Sepal.Length + Species + Sepal.Length:Species",
    y = "残差：Petal.Length ~ Sepal.Length + Species + Sepal.Length:Species",
    color = "物种",
    title = "按Species分组的Sepal.Width附加变量图"
  ) +
  theme_minimal()

扩展：绘制交互项的分组附加变量图 #

如果需要为交互项Sepal.Length:Species绘制分组回归线，只需调整残差计算的目标变量：

# 计算交互项的残差（X轴）
int_resid <- residuals(lm(data = iris, Sepal.Length:Species ~ Sepal.Width + Sepal.Length + Species))

# 计算响应变量对除交互项外的所有变量的残差（Y轴）
y_resid_int <- residuals(lm(data = iris, Petal.Length ~ Sepal.Width + Sepal.Length + Species))

# 合并数据并绘图
iris_int_resid <- cbind(iris, int_resid, y_resid_int)

ggplot(iris_int_resid, aes(x = int_resid, y = y_resid_int, color = Species)) +
  geom_point(alpha = 0.7) +
  geom_smooth(method = "lm", se = FALSE) +
  labs(
    x = "残差：Sepal.Length:Species ~ Sepal.Width + Sepal.Length + Species",
    y = "残差：Petal.Length ~ Sepal.Width + Sepal.Length + Species",
    color = "物种",
    title = "按Species分组的Sepal.Length:Species附加变量图"
  ) +
  theme_minimal()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user14278898