Viele Aufgaben des Design For Six Sigma sind mehrdimensional. Deshalb wird das Vorgehen der eindimensionalen Aufgabenstellungen auf mehrdimensionale Regressionsmodelle erweitert. Dabei wird auch gezeigt, wie Polynome als Regressionsfunktion eingesetzt und bewertet werden können.
Die Herleitung der Regressionsfunktion für mehrdimensionale Datensätze wird genauso durchgeführt wie bei eindimensionalen Datensätzen. Aufgrund der unterschiedlichen Eingangsvariablen ist die Bezeichnung der Variablen komplizierter. Um eine effiziente Darstellungsform zu erhalten, wird deshalb die Matrizenrechnung eingesetzt. Die erforderlichen Grundlagen der linearen Algebra sind im Anhang zusammengefasst.