Главная - Лотки перфорированные
Корреляционный анализ в excel примеры смотреть. Как рассчитать корреляцию в Microsoft Excel
Извлечем из последнего числа квадратный корень - получим:
S y / S x = 0.55582

3.3 Вычислим коэффициент b по формуле (3.2)

b = -0.72028 0.55582 = -0.40035

3.4 Вычислим коэффициент a по формуле (3.3)

a = 30.50000 - (-0.40035 25.75000) = 40.80894

3.5 Оценим погрешности уравнения регрессии .

3.5.1 Извлечем из S y 2 квадратный корень получим:


3.5.4 Вычислим относительную погрешность по формуле (3.5)

δ y/x = (0.31437 / 30.50000)100% = 1.03073%

4. Строим диаграмму рассеяния (корреляционное поле) и график линии регрессии.

Диаграмма рассеяния - это графическое изображение соответствующих пар (x k , y k ) в виде точек плоскости, в прямоугольных координатах с осями X и Y. Корреляционное поле является одним из графических представлений связанной (парной) выборки. В той же системе координат строится и график линии регрессии. Следует тщательно выбрать масштабы и начальные точки на осях, чтобы диаграмма была максимально наглядной.

4.1. Находим минимальный и максимальный элемент выборки X это 18-й и 15-й элементы соответственно, x min = 22.10000 и x max = 26.60000.

4.2. Находим минимальный и максимальный элемент выборки Y это 2-й и 18-й элементы соответственно, y min = 29.40000 и y max = 31.60000.

4.3. На оси абсцисс выбираем начальную точку чуть левее точки x 18 = 22.10000, и такой масштаб, чтобы на оси поместилась точка x 15 = 26.60000 и отчетливо различались остальные точки.

4.4. На оси ординат выбираем начальную точку чуть левее точки y 2 = 29.40000, и такой масштаб, чтобы на оси поместилась точка y 18 = 31.60000 и отчетливо различались остальные точки.

4.5. На оси абсцисс размещаем значения x k , а на оси ординат значения y k .

4.6. Наносим точки (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ),…,(x 26 , y 26 ) на координатную плоскость. Получаем диаграмму рассеяния (корреляционное поле), изображенное на рисунке ниже.

4.7. Начертим линию регрессии.

Для этого найдем две различные точки с координатами (x r1 , y r1) и (x r2 , y r2) удовлетворяющие уравнению (3.6), нанесем их на координатную плоскость и проведем через них прямую. В качестве абсциссы первой точки возьмем значение x min = 22.10000. Подставим значение x min в уравнение (3.6), получим ординату первой точки. Таким образом имеем точку с координатами (22.10000, 31.96127). Аналогичным образом получим координаты второй точки, положив в качестве абсциссы значение x max = 26.60000. Вторая точка будет: (26.60000, 30.15970).

Линия регрессии показана на рисунке ниже красным цветом

Обратите внимание, что линия регрессии всегда проходит через точку средних значений величин Х и Y, т.е. с координатами (M x , M y).

Регрессионный и корреляционный анализ – статистические методы исследования. Это наиболее распространенные способы показать зависимость какого-либо параметра от одной или нескольких независимых переменных.

Ниже на конкретных практических примерах рассмотрим эти два очень популярные в среде экономистов анализа. А также приведем пример получения результатов при их объединении.

Регрессионный анализ в Excel

Показывает влияние одних значений (самостоятельных, независимых) на зависимую переменную. К примеру, как зависит количество экономически активного населения от числа предприятий, величины заработной платы и др. параметров. Или: как влияют иностранные инвестиции, цены на энергоресурсы и др. на уровень ВВП.

Результат анализа позволяет выделять приоритеты. И основываясь на главных факторах, прогнозировать, планировать развитие приоритетных направлений, принимать управленческие решения.

Регрессия бывает:

  • линейной (у = а + bx);
  • параболической (y = a + bx + cx 2);
  • экспоненциальной (y = a * exp(bx));
  • степенной (y = a*x^b);
  • гиперболической (y = b/x + a);
  • логарифмической (y = b * 1n(x) + a);
  • показательной (y = a * b^x).

Рассмотрим на примере построение регрессионной модели в Excel и интерпретацию результатов. Возьмем линейный тип регрессии.

Задача. На 6 предприятиях была проанализирована среднемесячная заработная плата и количество уволившихся сотрудников. Необходимо определить зависимость числа уволившихся сотрудников от средней зарплаты.

Модель линейной регрессии имеет следующий вид:

У = а 0 + а 1 х 1 +…+а к х к.

Где а – коэффициенты регрессии, х – влияющие переменные, к – число факторов.

В нашем примере в качестве У выступает показатель уволившихся работников. Влияющий фактор – заработная плата (х).

В Excel существуют встроенные функции, с помощью которых можно рассчитать параметры модели линейной регрессии. Но быстрее это сделает надстройка «Пакет анализа».

Активируем мощный аналитический инструмент:

После активации надстройка будет доступна на вкладке «Данные».

Теперь займемся непосредственно регрессионным анализом.



В первую очередь обращаем внимание на R-квадрат и коэффициенты.

R-квадрат – коэффициент детерминации. В нашем примере – 0,755, или 75,5%. Это означает, что расчетные параметры модели на 75,5% объясняют зависимость между изучаемыми параметрами. Чем выше коэффициент детерминации, тем качественнее модель. Хорошо – выше 0,8. Плохо – меньше 0,5 (такой анализ вряд ли можно считать резонным). В нашем примере – «неплохо».

Коэффициент 64,1428 показывает, каким будет Y, если все переменные в рассматриваемой модели будут равны 0. То есть на значение анализируемого параметра влияют и другие факторы, не описанные в модели.

Коэффициент -0,16285 показывает весомость переменной Х на Y. То есть среднемесячная заработная плата в пределах данной модели влияет на количество уволившихся с весом -0,16285 (это небольшая степень влияния). Знак «-» указывает на отрицательное влияние: чем больше зарплата, тем меньше уволившихся. Что справедливо.



Корреляционный анализ в Excel

Корреляционный анализ помогает установить, есть ли между показателями в одной или двух выборках связь. Например, между временем работы станка и стоимостью ремонта, ценой техники и продолжительностью эксплуатации, ростом и весом детей и т.д.

Если связь имеется, то влечет ли увеличение одного параметра повышение (положительная корреляция) либо уменьшение (отрицательная) другого. Корреляционный анализ помогает аналитику определиться, можно ли по величине одного показателя предсказать возможное значение другого.

Коэффициент корреляции обозначается r. Варьируется в пределах от +1 до -1. Классификация корреляционных связей для разных сфер будет отличаться. При значении коэффициента 0 линейной зависимости между выборками не существует.

Рассмотрим, как с помощью средств Excel найти коэффициент корреляции.

Для нахождения парных коэффициентов применяется функция КОРРЕЛ.

Задача: Определить, есть ли взаимосвязь между временем работы токарного станка и стоимостью его обслуживания.

Ставим курсор в любую ячейку и нажимаем кнопку fx.

  1. В категории «Статистические» выбираем функцию КОРРЕЛ.
  2. Аргумент «Массив 1» - первый диапазон значений – время работы станка: А2:А14.
  3. Аргумент «Массив 2» - второй диапазон значений – стоимость ремонта: В2:В14. Жмем ОК.

Чтобы определить тип связи, нужно посмотреть абсолютное число коэффициента (для каждой сферы деятельности есть своя шкала).

Для корреляционного анализа нескольких параметров (более 2) удобнее применять «Анализ данных» (надстройка «Пакет анализа»). В списке нужно выбрать корреляцию и обозначить массив. Все.

Полученные коэффициенты отобразятся в корреляционной матрице. Наподобие такой:

Корреляционно-регрессионный анализ

На практике эти две методики часто применяются вместе.

Пример:


Теперь стали видны и данные регрессионного анализа.

«Корреляция» в переводе с латинского обозначает «соотношение», «взаимосвязь». Количественная характеристика взаимосвязи может быть получена при вычислении коэффициента корреляции. Этот популярный в статистических анализах коэффициент показывает, связаны ли какие-либо параметры друг с другом (например, рост и вес; уровень интеллекта и успеваемость; количество травм и продолжительность работы).

Использование корреляции

Вычисление корреляции особенно широко используется в экономике, социологических исследованиях, медицине и биометрии — везде, где можно получить два массива данных, между которыми может обнаружиться связь.

Рассчитать корреляцию можно вручную, выполняя несложные арифметические действия. Однако процесс вычисления оказывается очень трудоемким, если набор данных велик. Особенность метода в том, что он требует сбора большого количества исходных данных, чтобы наиболее точно отобразить, есть ли связь между признаками. Поэтому серьезное использование корреляционного анализа невозможно без применения вычислительной техники. Одной из наиболее популярных и доступных программ для решения этой задачи является .

Как выполнить корреляцию в Excel?

Самым трудоемким этапом определения корреляции является набор массива данных. Сравниваемые данные располагаются обычно в двух колонках или строчках. Таблицу следует делать без пропусков в ячейках. Современные версии Excel (с 2007 и младше) не требуют установок дополнительных настроек для статистических расчетов; необходимые манипуляции можно сделать :

  1. Выбрать пустую ячейку, в которую будет выведен результат расчетов.
  2. Нажать в главном меню Excel пункт «Формулы».
  3. Среди кнопок, сгруппированных в «Библиотеку функций», выбрать «Другие функции».
  4. В выпадающих списках выбрать функцию расчета корреляции (Статистические — КОРРЕЛ).
  5. В Excel откроется панель «Аргументы функции». «Массив 1» и «Массив 2» — это диапазоны сравниваемых данных. Для автоматического заполнения этих полей можно просто выделить нужные ячейки таблицы.
  6. Нажать «ОК», закрыв окно аргументов функции. В ячейке появится подсчитанный коэффициент корреляции.

Корреляция может быть прямая (если коэффициент больше нуля) и обратная (от -1 до 0).

Первая означает, что при росте одного параметра растет и другой. Обратная (отрицательная) корреляция отражает факт, что при росте одной переменной другая уменьшается.

Корреляция может быть близка к нулю. Это обычно свидетельствует, что исследуемые параметры не связаны друг с другом. Но иногда нулевая корреляция возникает, если сделана неудачная выборка, которая не отразила связь, либо связь имеет сложный нелинейный характер.

Если коэффициент показывает среднюю или сильную взаимосвязь (от ±0,5 до ±0,99), следует помнить, что это лишь статистическая взаимосвязь, которая вовсе не гарантирует влияние одного параметра на другой. Также нельзя исключать ситуации, что оба параметра независимы друг от друга, но на них воздействует какой-нибудь третий неучтенный фактор. Excel помогает моментально вычислить коэффициент корреляции, но обычно только количественных методов недостаточно для установления причинно-следственных связей в соотносимых выборках.

При корреляционной связи одной и той же величине одного признака соответствуют разные величины другого. Например: между ростом и весом имеется корреляционная связь, между заболеваемостью злокачественными новообразованиямии возрастом и т.д.

Существует 2 метода вычисления коэффициента корреляции: метод квадратов(Пирсона), метод рангов (Спирмена).

Наиболее точным является метод квадратов (Пирсона), при котором коэффициент корреляции определяется по формуле: , где

r ху ― коэффициент корреляции между статистическим рядом X и Y.

d х ― отклонение каждого из чисел статистического ряда X от своей средней арифметической.

d у ― отклонение каждого из чисел статистического ряда Y от своей средней арифметической.

В зависимости от силы связи и ее направления коэффициент корреляции может находиться в пределах от 0 до 1 (-1). Коэффициент корреляции, равный 0, говорит о полном отсутствии связи. Чем ближе уровень коэффициента корреляции к 1 или (-1), тем соответственно больше, теснее измеряемая им прямая или обратная связь. При коэффициенте корреляции равном 1 или (-1) связь полная, функциональная.

Схема оценки силы корреляционной связи по коэффициенту корреляции

Сила связи

Величина коэффициента корреляции при наличии

прямой связи (+)

обратной связи (-)

Связь отсутствует

Связь малая (слабая)

от 0 до +0,29

от 0 до –0,29

Связь средняя (умеренная)

от +0,3 до +0,69

от –0,3 до –0,69

Связь большая (сильная)

от +0,7 до +0,99

от –0,7 до –0,99

Связь полная

(функциональная)

Для вычисления коэффициента корреляции по методу квадратов составляется таблица из 7 колонок. Разберем процесс вычисления на примере:

ОПРЕДЕЛИТЬ СИЛУ И ХАРАКТЕР СВЯЗИ МЕЖДУ

Пора-

ность

зобом

(V y )

d x = V x M x

d y = V y M y

d x d y

d x 2

d y 2

Σ -1345 ,0

Σ 13996 ,0

Σ 313 , 47

1. Определяем среднее содержание йода в воде (в мг/л).

мг/л

2.Определяем среднюю пораженность зобом в %.

3. Определяем отклонение каждого V x от М x , т.е. d x .

201–138=63; 178–138=40 и т.д.

4. Аналогично определяем отклонение каждого V у от M у, т.е. d у.

0,2–3,8=-3,6; 0,6–38=-3,2 и т.д.

5. Определяем произведения отклонений. Полученное произведение суммируем и получаем.

6. d х возводим в квадрат и результаты суммируем, получаем.

7. Аналогично возводим в квадрат d у, результаты суммируем, получим

8. Наконец, все полученные суммы подставляем в формулу:

Для решения вопроса о достоверности коэффициента корреляции определяют его среднюю ошибку по формуле:

(Если число наблюдений менее 30, тогда в знаменателе n–1).

В нашем примере

Величина коэффициента корреляции считается достоверной, если не менее чем в 3 раза превышает свою среднюю ошибку.

В нашем примере

Таким образом, коэффициент корреляции не достоверен, что вызывает необходимость увеличения числа наблюдений.

Коэффициент корреляции можно определить несколько менее точным, но намного более легким способом ― методом рангов (Спирмена).

Метод Спирмена: P=1-(6∑d 2 /n-(n 2 -1))

составить два ряда из парных сопоставляемых признаков, обозначив первый и второй ряд соответственно х и у. При этом представить первый ряд признака в убывающем или возрастающем порядке, а числовые значения второго ряда расположить напротив тех значений первого ряда, которым они соответствуют

величину признака в каждом из сравниваемых рядов заменить порядковым номером (рангом). Рангами, или номерами, обозначают места показателей (значения) первого и второго рядов. При этом числовым значениям второго признака ранги должны присваиваться в том же порядке, какой был принят при раздаче их величинам первого признака. При одинаковых величинах признака в ряду ранги следует определять как среднее число из суммы порядковых номеров этих величин

определить разность рангов между х и у (d): d = х - у

возвести полученную разность рангов в квадрат (d 2)

получить сумму квадратов разности (Σ d 2) и подставить полученные значения в формулу:

Пример: методом рангов установить направление и силу связи между стажем работы в годах и частотой травм, если получены следующие данные:

Обоснование выбора метода: для решения задачи может быть выбран только метод ранговой корреляции, т.к. первый ряд признака "стаж работы в годах" имеет открытые варианты (стаж работы до 1 года и 7 и более лет), что не позволяет использовать для установления связи между сопоставляемыми признаками более точный метод - метод квадратов.

Решение . Последовательность расчетов изложена в тексте, результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Стаж работы в годах

Число травм

Порядковые номера (ранги)

Разность рангов

Квадрат разности рангов

d(х-у)

d 2

Каждый из рядов парных признаков обозначить через "х" и через "у" (графы 1-2).

Величину каждого из признаков заменить ранговым (порядковым) номером. Порядок раздачи рангов в ряду "x" следующий: минимальному значению признака (стаж до 1 года) присвоен порядковый номер "1", последующим вариантам этого же ряда признака соответственно в порядке увеличения 2-й, 3-й, 4-й и 5-й порядковые номера - ранги (см. графу 3). Аналогичный порядок соблюдается при раздаче рангов второму признаку "у" (графа 4). В тех случаях, когда встречаются несколько одинаковых по величине вариант (например, в задаче-эталоне это 12 и 12 травм на 100 работающих при стаже 3-4 года и 5-6 лет, порядковый номер обозначить средним числом из суммы их порядковых номеров. Эти данные о числе травм (12 травм) при ранжировании должны занимать 2 и 3 места, таким образом среднее число из них равно (2 + 3)/2 = 2,5. Таким образом, числу травм "12" и "12" (признаку) следует раздать ранговые номера одинаковые - "2,5" (графа 4).

Определить разность рангов d = (х - у) - (графа 5)

Разность рангов возвести в квадрат (d 2) и получить сумму квадратов разности рангов Σ d 2 (графа 6).

Произвести расчет коэффициента ранговой корреляции по формуле:

где n - число сопоставляемых пар вариант в ряду "x" и в ряду "у"

Коэффициент корреляции (или линейный коэффициент корреляции) обозначается как «r» (в редких случаях как «ρ») и характеризует линейную корреляцию (то есть взаимосвязь, которая задается некоторым значением и направлением) двух или более переменных. Значение коэффициента лежит между -1 и +1, то есть корреляция бывает как положительной, так и отрицательной. Если коэффициент корреляции равен -1, имеет место идеальная отрицательная корреляция; если коэффициент корреляции равен +1, имеет место идеальная положительная корреляция. В остальных случаях между двумя переменными наблюдается положительная корреляция, отрицательная корреляция или отсутствие корреляции. Коэффициент корреляции можно вычислить вручную, с помощью бесплатных онлайн-калькуляторов или с помощью хорошего графического калькулятора.

Шаги

Вычисление коэффициента корреляции вручную

    Соберите данные. Перед тем как приступить к вычислению коэффициента корреляции, изучите данные пары чисел. Лучше записать их в таблицу, которую можно расположить вертикально или горизонтально. Каждую строку или столбец обозначьте как «х» и «у».

    • Например, даны четыре пары значений (чисел) переменных «х» и «у». Можно создать следующую таблицу:
      • x || y
      • 1 || 1
      • 2 || 3
      • 4 || 5
      • 5 || 7
  1. Вычислите среднее арифметическое «х». Для этого сложите все значения «х», а затем полученный результат разделите на количество значений.

    • В нашем примере даны четыре значения переменной «х». Чтобы вычислить среднее арифметическое «х», сложите эти значения, а затем сумму разделите на 4. Вычисления запишутся так:
    • μ x = (1 + 2 + 4 + 5) / 4 {\displaystyle \mu _{x}=(1+2+4+5)/4}
    • μ x = 12 / 4 {\displaystyle \mu _{x}=12/4}
    • μ x = 3 {\displaystyle \mu _{x}=3}
  2. Найдите среднее арифметическое «у». Для этого выполните аналогичные действия, то есть сложите все значения «у», а затем сумму разделите на количество значений.

    • В нашем примере даны четыре значения переменной «у». Сложите эти значения, а затем сумму разделите на 4. Вычисления запишутся так:
    • μ y = (1 + 3 + 5 + 7) / 4 {\displaystyle \mu _{y}=(1+3+5+7)/4}
    • μ y = 16 / 4 {\displaystyle \mu _{y}=16/4}
    • μ y = 4 {\displaystyle \mu _{y}=4}
  3. Вычислите стандартное отклонение «х». Вычислив средние значения «х» и «у», найдите стандартные отклонения этих переменных. Стандартное отклонение вычисляется по следующей формуле:

    • σ x = 1 n − 1 Σ (x − μ x) 2 {\displaystyle \sigma _{x}={\sqrt {{\frac {1}{n-1}}\Sigma (x-\mu _{x})^{2}}}}
    • σ x = 1 4 − 1 ∗ ((1 − 3) 2 + (2 − 3) 2 + (4 − 3) 2 + (5 − 3) 2) {\displaystyle \sigma _{x}={\sqrt {{\frac {1}{4-1}}*((1-3)^{2}+(2-3)^{2}+(4-3)^{2}+(5-3)^{2})}}}
    • σ x = 1 3 ∗ (4 + 1 + 1 + 4) {\displaystyle \sigma _{x}={\sqrt {{\frac {1}{3}}*(4+1+1+4)}}}
    • σ x = 1 3 ∗ (10) {\displaystyle \sigma _{x}={\sqrt {{\frac {1}{3}}*(10)}}}
    • σ x = 10 3 {\displaystyle \sigma _{x}={\sqrt {\frac {10}{3}}}}
    • σ x = 1 , 83 {\displaystyle \sigma _{x}=1,83}
  4. Вычислите стандартное отклонение «у». Выполните действия, которые описаны в предыдущем шаге. Воспользуйтесь той же формулой, но подставьте в нее значения «у».

    • В нашем примере вычисления запишутся так:
    • σ y = 1 4 − 1 ∗ ((1 − 4) 2 + (3 − 4) 2 + (5 − 4) 2 + (7 − 4) 2) {\displaystyle \sigma _{y}={\sqrt {{\frac {1}{4-1}}*((1-4)^{2}+(3-4)^{2}+(5-4)^{2}+(7-4)^{2})}}}
    • σ y = 1 3 ∗ (9 + 1 + 1 + 9) {\displaystyle \sigma _{y}={\sqrt {{\frac {1}{3}}*(9+1+1+9)}}}
    • σ y = 1 3 ∗ (20) {\displaystyle \sigma _{y}={\sqrt {{\frac {1}{3}}*(20)}}}
    • σ y = 20 3 {\displaystyle \sigma _{y}={\sqrt {\frac {20}{3}}}}
    • σ y = 2 , 58 {\displaystyle \sigma _{y}=2,58}
  5. Запишите основную формулу для вычисления коэффициента корреляции. В эту формулу входят средние значения, стандартные отклонения и количество (n) пар чисел обеих переменных. Коэффициент корреляции обозначается как «r» (в редких случаях как «ρ»). В этой статье используется формула для вычисления коэффициента корреляции Пирсона.

    • Здесь и в других источниках величины могут обозначаться по-разному. Например, в некоторых формулах присутствуют «ρ» и «σ», а в других «r» и «s». В некоторых учебниках приводятся другие формулы, но они являются математическими аналогами приведенной выше формулы.
  6. Вы вычислили средние значения и стандартные отклонения обеих переменных, поэтому можно воспользоваться формулой для вычисления коэффициента корреляции. Напомним, что «n» – это количество пар значений обеих переменных. Значение других величин были вычислены ранее.

    • В нашем примере вычисления запишутся так:
    • ρ = (1 n − 1) Σ (x − μ x σ x) ∗ (y − μ y σ y) {\displaystyle \rho =\left({\frac {1}{n-1}}\right)\Sigma \left({\frac {x-\mu _{x}}{\sigma _{x}}}\right)*\left({\frac {y-\mu _{y}}{\sigma _{y}}}\right)}
    • ρ = (1 3) ∗ {\displaystyle \rho =\left({\frac {1}{3}}\right)*} [ (1 − 3 1 , 83) ∗ (1 − 4 2 , 58) + (2 − 3 1 , 83) ∗ (3 − 4 2 , 58) {\displaystyle \left({\frac {1-3}{1,83}}\right)*\left({\frac {1-4}{2,58}}\right)+\left({\frac {2-3}{1,83}}\right)*\left({\frac {3-4}{2,58}}\right)}
      + (4 − 3 1 , 83) ∗ (5 − 4 2 , 58) + (5 − 3 1 , 83) ∗ (7 − 4 2 , 58) {\displaystyle +\left({\frac {4-3}{1,83}}\right)*\left({\frac {5-4}{2,58}}\right)+\left({\frac {5-3}{1,83}}\right)*\left({\frac {7-4}{2,58}}\right)} ]
    • ρ = (1 3) ∗ (6 + 1 + 1 + 6 4 , 721) {\displaystyle \rho =\left({\frac {1}{3}}\right)*\left({\frac {6+1+1+6}{4,721}}\right)}
    • ρ = (1 3) ∗ 2 , 965 {\displaystyle \rho =\left({\frac {1}{3}}\right)*2,965}
    • ρ = (2 , 965 3) {\displaystyle \rho =\left({\frac {2,965}{3}}\right)}
    • ρ = 0 , 988 {\displaystyle \rho =0,988}
  7. Проанализируйте полученный результат. В нашем примере коэффициент корреляции равен 0,988. Это значение некоторым образом характеризует данный набор пар чисел. Обратите внимание на знак и величину значения.

    • Так как значение коэффициента корреляции положительно, между переменными «х» и «у» имеет место положительная корреляция. То есть при увеличении значения «х», значение «у» тоже увеличивается.
    • Так как значение коэффициента корреляции очень близко к +1, значения переменных «х» и «у» сильно взаимосвязаны. Если нанести точки на координатную плоскость, они расположатся близко к некоторой прямой.

    Использование онлайн-калькуляторов для вычисления коэффициента корреляции

    1. В интернете найдите калькулятор для вычисления коэффициента корреляции. Этот коэффициент довольно часто вычисляется в статистике. Если пар чисел много, вычислить коэффициент корреляции вручную практически невозможно. Поэтому существуют онлайн-калькуляторы для вычисления коэффициента корреляции. В поисковике введите «коэффициент корреляции калькулятор» (без кавычек).

    2. Введите данные. Ознакомьтесь с инструкциями на сайте, чтобы правильно ввести данные (пары чисел). Крайне важно вводить соответствующие пары чисел; в противном случае вы получите неверный результат. Помните, что на разных веб-сайтах различные форматы ввода данных.

      • Например, на сайте http://ncalculators.com/statistics/correlation-coefficient-calculator.htm значения переменных «х» и «у» вводятся в двух горизонтальных строках. Значения разделяются запятыми. То есть в нашем примере значения «х» вводятся так: 1,2,4,5, а значения «у» так: 1,3,5,7.
      • На другом сайте, http://www.alcula.com/calculators/statistics/correlation-coefficient/ , данные вводятся по вертикали; в этом случае не перепутайте соответствующие пары чисел.
    3. Вычислите коэффициент корреляции. Введя данные, просто нажмите на кнопку «Calculate», «Вычислить» или аналогичную, чтобы получить результат.

      Использование графического калькулятора

      1. Введите данные. Возьмите графический калькулятор, перейдите в режим статистических вычислений и выберите команду «Edit» (Редактировать).

        • На разных калькуляторах нужно нажимать различные клавиши. В этой статье рассматривается калькулятор Texas Instruments TI-86.
        • Чтобы перейти в режим статистических вычислений, нажмите – Stat (над клавишей «+»). Затем нажмите F2 – Edit (Редактировать).
      2. Удалите предыдущие сохраненные данные. В большинстве калькуляторов введенные статистические данные хранятся до тех пор, пока вы не сотрете их. Чтобы не спутать старые данные с новыми, сначала удалите любую сохраненную информацию.

        • С помощью клавиш со стрелками переместите курсор и выделите заголовок «xStat». Затем нажмите Clear (Очистить) и Enter (Ввести), чтобы удалить все значения, введенные в столбец xStat.
        • С помощью клавиш со стрелками выделите заголовок «yStat». Затем нажмите Clear (Очистить) и Enter (Ввести), чтобы удалить все значения, введенные в столбец уStat.
      3. Введите исходные данные. С помощью клавиш со стрелками переместите курсор в первую ячейку под заголовком «xStat». Введите первое значение и нажмите Enter. В нижней части экрана отобразится «xStat (1) = __», где вместо пробела будет стоять введенное значение. После того как вы нажмете Enter, введенное значение появится в таблице, а курсор переместится на следующую строку; при этом в нижней части экрана отобразится «xStat (2) = __».

        • Введите все значения переменной «х».
        • Введя все значения переменной «х», с помощью клавиш со стрелками перейдите в столбец yStat и введите значения переменной «у».
        • После ввода всех пар чисел нажмите Exit (Выйти), чтобы очистить экран и выйти из режима статистических вычислений.
      4. Вычислите коэффициент корреляции. Он характеризует, насколько близко данные расположены к некоторой прямой. Графический калькулятор может быстро определить подходящую прямую и вычислить коэффициент корреляции.

        • Нажмите Stat (Статистика) – Calc (Вычисления). На TI-86 нужно нажать – – .
        • Выберите функцию «Linear Regression» (Линейная регрессия). На TI-86 нажмите , которая обозначена как «LinR». На экране отобразится строка «LinR _» с мигающим курсором.
        • Теперь введите имена двух переменных: xStat и yStat.
          • На TI-86 откройте список имен; для этого нажмите – – .
          • В нижней строке экрана отобразятся доступные переменные. Выберите (для этого, скорее всего, нужно нажать F1 или F2), введите запятую, а затем выберите .
          • Нажмите Enter, чтобы обработать введенные данные.
      5. Проанализируйте полученные результаты. Нажав Enter, на экране отобразится следующая информация:

        • y = a + b x {\displaystyle y=a+bx} : это функция, которая описывает прямую. Обратите внимание, что функция записана не в стандартной форме (у = kх + b).
        • a = {\displaystyle a=} . Это координата «у» точки пересечения прямой с осью Y.
        • b = {\displaystyle b=} . Это угловой коэффициент прямой.
        • corr = {\displaystyle {\text{corr}}=} . Это коэффициент корреляции.
        • n = {\displaystyle n=} . Это количество пар чисел, которое было использовано в вычислениях.
Заметьте! Решение вашей конкретной задачи будет выглядеть аналогично данному примеру, включая все таблицы и поясняющие тексты, представленные ниже, но с учетом ваших исходных данных…

Задача:
Имеется связанная выборка из 26 пар значений (х k ,y k ):

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x k 25.20000 26.40000 26.00000 25.80000 24.90000 25.70000 25.70000 25.70000 26.10000 25.80000
y k 30.80000 29.40000 30.20000 30.50000 31.40000 30.30000 30.40000 30.50000 29.90000 30.40000

k 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
x k 25.90000 26.20000 25.60000 25.40000 26.60000 26.20000 26.00000 22.10000 25.90000 25.80000
y k 30.30000 30.50000 30.60000 31.00000 29.60000 30.40000 30.70000 31.60000 30.50000 30.60000

k 21 22 23 24 25 26
x k 25.90000 26.30000 26.10000 26.00000 26.40000 25.80000
y k 30.70000 30.10000 30.60000 30.50000 30.70000 30.80000

Требуется вычислить/построить:
- коэффициент корреляции;
- проверить гипотезу зависимости случайных величин X и Y, при уровне значимости α = 0.05 ;
- коэффициенты уравнения линейной регрессии;
- диаграмму рассеяния (корреляционное поле) и график линии регрессии;

РЕШЕНИЕ:

1. Вычисляем коэффициент корреляции.

Коэффициент корреляции - это показатель взаимного вероятностного влияния двух случайных величин. Коэффициент корреляции R может принимать значения от -1 до +1 . Если абсолютное значение находится ближе к 1 , то это свидетельство сильной связи между величинами, а если ближе к 0 - то, это говорит о слабой связи или ее отсутствии. Если абсолютное значение R равно единице, то можно говорить о функциональной связи между величинами, то есть одну величину можно выразить через другую посредством математической функции.


Вычислить коэффициент корреляции можно по следующим формулам:
n
Σ
k = 1
(x k -M x) 2 , σ y 2 =
M x =
1
n
n
Σ
k = 1
x k , M y =

или по формуле

R x,y =
M xy - M x M y
S x S y
(1.4), где:
M x =
1
n
n
Σ
k = 1
x k , M y =
1
n
n
Σ
k = 1
y k , M xy =
1
n
n
Σ
k = 1
x k y k (1.5)
S x 2 =
1
n
n
Σ
k = 1
x k 2 - M x 2 , S y 2 =
1
n
n
Σ
k = 1
y k 2 - M y 2 (1.6)

На практике, для вычисления коэффициента корреляции чаще используется формула (1.4) т.к. она требует меньше вычислений. Однако если предварительно была вычислена ковариация cov(X,Y) , то выгоднее использовать формулу (1.1), т.к. кроме собственно значения ковариации можно воспользоваться и результатами промежуточных вычислений.

1.1 Вычислим коэффициент корреляции по формуле (1.4) , для этого вычислим значения x k 2 , y k 2 и x k y k и занесем их в таблицу 1.

Таблица 1


k
x k y k х k 2 y k 2 х k y k
1 2 3 4 5 6
1 25.2 30.8 635.04000 948.64000 776.16000
2 26.4 29.4 696.96000 864.36000 776.16000
3 26.0 30.2 676.00000 912.04000 785.20000
4 25.8 30.5 665.64000 930.25000 786.90000
5 24.9 31.4 620.01000 985.96000 781.86000
6 25.7 30.3 660.49000 918.09000 778.71000
7 25.7 30.4 660.49000 924.16000 781.28000
8 25.7 30.5 660.49000 930.25000 783.85000
9 26.1 29.9 681.21000 894.01000 780.39000
10 25.8 30.4 665.64000 924.16000 784.32000
11 25.9 30.3 670.81000 918.09000 784.77000
12 26.2 30.5 686.44000 930.25000 799.10000
13 25.6 30.6 655.36000 936.36000 783.36000
14 25.4 31 645.16000 961.00000 787.40000
15 26.6 29.6 707.56000 876.16000 787.36000
16 26.2 30.4 686.44000 924.16000 796.48000
17 26 30.7 676.00000 942.49000 798.20000
18 22.1 31.6 488.41000 998.56000 698.36000
19 25.9 30.5 670.81000 930.25000 789.95000
20 25.8 30.6 665.64000 936.36000 789.48000
21 25.9 30.7 670.81000 942.49000 795.13000
22 26.3 30.1 691.69000 906.01000 791.63000
23 26.1 30.6 681.21000 936.36000 798.66000
24 26 30.5 676.00000 930.25000 793.00000
25 26.4 30.7 696.96000 942.49000 810.48000
26 25.8 30.8 665.64000 948.64000 794.64000


1.2. Вычислим M x по формуле (1.5) .

1.2.1. x k

x 1 + x 2 + … + x 26 = 25.20000 + 26.40000 + ... + 25.80000 = 669.500000

1.2.2.

669.50000 / 26 = 25.75000

M x = 25.750000

1.3. Аналогичным образом вычислим M y .

1.3.1. Сложим последовательно все элементы y k

y 1 + y 2 + … + y 26 = 30.80000 + 29.40000 + ... + 30.80000 = 793.000000

1.3.2. Разделим полученную сумму на число элементов выборки

793.00000 / 26 = 30.50000

M y = 30.500000

1.4. Аналогичным образом вычислим M xy .

1.4.1. Сложим последовательно все элементы 6-го столбца таблицы 1

776.16000 + 776.16000 + ... + 794.64000 = 20412.830000

1.4.2. Разделим полученную сумму на число элементов

20412.83000 / 26 = 785.10885

M xy = 785.108846

1.5. Вычислим значение S x 2 по формуле (1.6.) .

1.5.1. Сложим последовательно все элементы 4-го столбца таблицы 1

635.04000 + 696.96000 + ... + 665.64000 = 17256.910000

1.5.2. Разделим полученную сумму на число элементов

17256.91000 / 26 = 663.72731

1.5.3. Вычтем из последнего числа квадрат величины M x получим значение для S x 2

S x 2 = 663.72731 - 25.75000 2 = 663.72731 - 663.06250 = 0.66481

1.6. Вычислим значение S y 2 по формуле (1.6.) .

1.6.1. Сложим последовательно все элементы 5-го столбца таблицы 1

948.64000 + 864.36000 + ... + 948.64000 = 24191.840000

1.6.2. Разделим полученную сумму на число элементов

24191.84000 / 26 = 930.45538

1.6.3. Вычтем из последнего числа квадрат величины M y получим значение для S y 2

S y 2 = 930.45538 - 30.50000 2 = 930.45538 - 930.25000 = 0.20538

1.7. Вычислим произведение величин S x 2 и S y 2 .

S x 2 S y 2 = 0.66481 0.20538 = 0.136541

1.8. Извлечем и последнего числа квадратный корень, получим значение S x S y .

S x S y = 0.36951

1.9. Вычислим значение коэффициента корреляции по формуле (1.4.) .

R = (785.10885 - 25.75000 30.50000) / 0.36951 = (785.10885 - 785.37500) / 0.36951 = -0.72028

ОТВЕТ: R x,y = -0.720279

2. Проверяем значимость коэффициента корреляции (проверяем гипотезу зависимости).

Поскольку оценка коэффициента корреляции вычислена на конечной выборке, и поэтому может отклоняться от своего генерального значения, необходимо проверить значимость коэффициента корреляции. Проверка производится с помощью t -критерия:

t =
R x,y
n - 2
1 - R 2 x,y
(2.1)

Случайная величина t следует t -распределению Стьюдента и по таблице t -распределения необходимо найти критическое значение критерия (t кр.α) при заданном уровне значимости α . Если вычисленное по формуле (2.1) t по модулю окажется меньше чем t кр.α , то зависимости между случайными величинами X и Y нет. В противном случае, экспериментальные данные не противоречат гипотезе о зависимости случайных величин.


2.1. Вычислим значение t -критерия по формуле (2.1) получим:
t =
-0.72028
26 - 2
1 - (-0.72028) 2
= -5.08680

2.2. Определим по таблице t -распределения критическое значение параметра t кр.α

Искомое значение t кр.α располагается на пересечении строки соответствующей числу степеней свободы и столбца соответствующего заданному уровню значимости α .
В нашем случае число степеней свободы есть n - 2 = 26 - 2 = 24 и α = 0.05 , что соответствует критическому значению критерия t кр.α = 2.064 (см. табл. 2)

Таблица 2 t -распределение

Число степеней свободы
(n - 2)
α = 0.1 α = 0.05 α = 0.02 α = 0.01 α = 0.002 α = 0.001
1 6.314 12.706 31.821 63.657 318.31 636.62
2 2.920 4.303 6.965 9.925 22.327 31.598
3 2.353 3.182 4.541 5.841 10.214 12.924
4 2.132 2.776 3.747 4.604 7.173 8.610
5 2.015 2.571 3.365 4.032 5.893 6.869
6 1.943 2.447 3.143 3.707 5.208 5.959
7 1.895 2.365 2.998 3.499 4.785 5.408
8 1.860 2.306 2.896 3.355 4.501 5.041
9 1.833 2.262 2.821 3.250 4.297 4.781
10 1.812 2.228 2.764 3.169 4.144 4.587
11 1.796 2.201 2.718 3.106 4.025 4.437
12 1.782 2.179 2.681 3.055 3.930 4.318
13 1.771 2.160 2.650 3.012 3.852 4.221
14 1.761 2.145 2.624 2.977 3.787 4.140
15 1.753 2.131 2.602 2.947 3.733 4.073
16 1.746 2.120 2.583 2.921 3.686 4.015
17 1.740 2.110 2.567 2.898 3.646 3.965
18 1.734 2.101 2.552 2.878 3.610 3.922
19 1.729 2.093 2.539 2.861 3.579 3.883
20 1.725 2.086 2.528 2.845 3.552 3.850
21 1.721 2.080 2.518 2.831 3.527 3.819
22 1.717 2.074 2.508 2.819 3.505 3.792
23 1.714 2.069 2.500 2.807 3.485 3.767
24 1.711 2.064 2.492 2.797 3.467 3.745
25 1.708 2.060 2.485 2.787 3.450 3.725
26 1.706 2.056 2.479 2.779 3.435 3.707
27 1.703 2.052 2.473 2.771 3.421 3.690
28 1.701 2.048 2.467 2.763 3.408 3.674
29 1.699 2.045 2.462 2.756 3.396 3.659
30 1.697 2.042 2.457 2.750 3.385 3.646
40 1.684 2.021 2.423 2.704 3.307 3.551
60 1.671 2.000 2.390 2.660 3.232 3.460
120 1.658 1.980 2.358 2.617 3.160 3.373
1.645 1.960 2.326 2.576 3.090 3.291


2.2. Сравним абсолютное значение t -критерия и t кр.α

Абсолютное значение t -критерия не меньше критического t = 5.08680, t кр.α = 2.064, следовательно экспериментальные данные, с вероятностью 0.95 (1 - α ), не противоречат гипотезе о зависимости случайных величин X и Y.

3. Вычисляем коэффициенты уравнения линейной регрессии.

Уравнение линейной регрессии представляет собой уравнение прямой, аппроксимирующей (приблизительно описывающей) зависимость между случайными величинами X и Y. Если считать, что величина X свободная, а Y зависимая от Х, то уравнение регрессии запишется следующим образом


Y = a + b X (3.1), где:

b = R x,y
σ y
σ x
= R x,y
S y
S x
(3.2),
a = M y - b M x (3.3)

Рассчитанный по формуле (3.2) коэффициент b называют коэффициентом линейной регрессии. В некоторых источниках a называют постоянным коэффициентом регрессии и b соответственно переменным.

Погрешности предсказания Y по заданному значению X вычисляются по формулам:

Величину σ y/x (формула 3.4) еще называют остаточным средним квадратическим отклонением , оно характеризует уход величины Y от линии регрессии, описываемой уравнением (3.1), при фиксированном (заданном) значении X.

.
S y 2 / S x 2 = 0.20538 / 0.66481 = 0.30894
. = 0.31437
 


Читайте:



Завершился вывод войск ссср из афганистана

Завершился вывод войск ссср из афганистана

В 1987 году в Афганистане начала осуществляться политика национального примирения, принятая и одобренная на Пленуме ЦК НДПА в декабре 1986 года....

Новое направление: инноватика Сложно ли учиться на инноватике

Новое направление: инноватика Сложно ли учиться на инноватике

Предоставляют массу возможностей для выбора профессионального направления. Многие из предметов и направлений обозначены достаточно непонятными...

К чему снится племянница

К чему снится племянница

Учеными было установлено, что чаще всего, людям снится о любимых родственниках сон. Племянник, привидевшийся во время ночного отдыха, может...

Репейник: толкование сновидения

Репейник: толкование сновидения

Сонник репейник толкует как символ стремления к особой защищенности от возможных неприятностей. Сон, в котором вы видели одиноко стоящий куст,...

feed-image RSS