曲线回归（curvilinear regression）是指对于非线性关系的变量进行回归分析的方法。曲线回归方程一般是以自变量的多项式表达因变量。方法是：根据数据的特点先进行某些变换（如对数变换、平方根变换等），如果变换后得到线性模型，则进行线性回归； 如果变换后仍得不到线性模型，则可以用曲线拟合的方法对原始数据进行拟合，确定曲线回归方程。
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