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相關(guān)系數(shù)表(相關(guān)系數(shù)R and R平方的關(guān)系)
相關(guān)系數(shù)是統(tǒng)計學家卡爾·皮爾遜設(shè)計的之一個統(tǒng)計指標,是研究變量之間線性相關(guān)性的一個量。由于研究對象的不同,相關(guān)系數(shù)的定義有很多種,皮爾遜相關(guān)系數(shù)是最常用的一種。
(資料圖片)
相關(guān)表和相關(guān)圖可以反映兩個變量之間的關(guān)系及其相關(guān)方向,但不能確切表示兩個變量之間的相關(guān)程度。相關(guān)系數(shù)是用來反映變量之間相關(guān)程度的統(tǒng)計指標。相關(guān)系數(shù)采用積差法計算,同樣基于兩個變量的離差及其各自的平均值,通過兩個離差值相乘反映兩個變量之間的相關(guān)程度;關(guān)注線性單相關(guān)系數(shù)。
需要注意的是,皮爾遜相關(guān)系數(shù)不是唯一的相關(guān)系數(shù),而是最常見的相關(guān)系數(shù),以下的解釋都是針對皮爾遜相關(guān)系數(shù)的。
先看相關(guān)系數(shù)是怎么推導(dǎo)出來的。我們知道,兩個獨立隨機變量之和的方差可以推導(dǎo)如下:
這導(dǎo)致了協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)的定義:
圖1
從圖1可以看出,當x和y相互獨立時,它們的協(xié)方差為0,所以它們的相關(guān)系數(shù)也為0。當兩者線性相關(guān)時,即圖2中的各種情況下,即Y=kX+b時,可將其代入圖1中的相關(guān)系數(shù)計算,結(jié)果為1和-1。
圖二
從圖1和圖2可以得出,當兩個隨機變量相互獨立時,它們的相關(guān)系數(shù)為0;當它們線性相關(guān)時,相關(guān)系數(shù)為1或-1。以上是相關(guān)系數(shù)的三種極端情況,那么如何理解-1和1之間的相關(guān)系數(shù)的含義呢?
圖3
圖3中Y=2X,屬于完全正線性相關(guān),相關(guān)系數(shù)自然等于1。然后我們改變一些數(shù)字:
圖4
相關(guān)系數(shù)變?yōu)?.91。不斷改變數(shù)字:
圖5
相關(guān)系數(shù)變成了負值。由此可以看出相關(guān)系數(shù)的意義。其數(shù)值范圍可以從更大的正線性相關(guān)1逐漸變化到負線性相關(guān)-1。為什么會這樣?讓我們看看圖1中相關(guān)系數(shù)的定義。它的分子是
E{(X-E(X))(Y-E(Y)},看圖3,其中X和Y的平均值分別為6和12,(X-E(X))和(Y-E(Y))均為正或負,所以圖3的相關(guān)系數(shù)最終由6個正數(shù)相加而成,。在圖4中,當x = 4,y = 14時,(X-E(X))和(Y-E(Y))是相反的,所以相關(guān)系數(shù)的最終結(jié)果是負的和負的,數(shù)值減小。第五張圖是相關(guān)系數(shù)中{(X-E(X))(Y-E(Y)}的六個乘積的結(jié)果,其中負數(shù)之和大于正數(shù),所以相關(guān)系數(shù)的最終結(jié)果值為負。
我們還應(yīng)該注意到,相關(guān)系數(shù)定義中的分母總是正的。
一般來說,相關(guān)系數(shù)是用來衡量一對數(shù)組中兩個對應(yīng)點圍繞各自平均值方向一致性的增減。
相關(guān)系數(shù)的概念非常重要,它引出了信號分析中的相關(guān)函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù),也引出了隨機過程中自相關(guān)遍歷性的概念。因此,準確把握相關(guān)系數(shù)的含義有助于進一步的研究。
\關(guān)鍵詞: