1. Сравниваемые признаки должны быть измерены в порядковой шкале.
2. Число варьирующих признаков в сравниваемых переменных Х и Y должно быть одинаковым.
3. Величина «τ» Кендалла независима от закона распределения величин Х и Y.
4. При расчетах этого коэффициента не допускается использование одинаковых рангов.
5. Для оценки уровня достоверности коэффициента «τ» следует пользоваться формулой (5) и таблицей критических значений для t-критерия Стьюдента при k= n -1.
3.7 Бисериальный коэффициент корреляции
В тех случаях, когда одна переменная измеряется в дихотомической шкале (переменная X), а другая в шкале интервалов или отношений (переменная Y), используется бисериальный коэффициент корреляции. Мы помним, что переменная X, полученная в дихотомической шкале, принимает только два значения (кода) 0 и 1. Особо подчеркнем, что несмотря на то, что этот коэффициент изменяется в диапазоне от - 1 до + 1 его знак для интерпретации результатов не имеет значения. Это исключение из общего правила.
Расчет этого коэффициента производится по формуле:
(формула 8)
где Х1 среднее по тем элементам переменной Y, которым соответствует код (признак) 1 в переменной X. Здесь n1 — количество единичек в переменной X.
Х0 среднее по тем элементам переменной Y, которым соответствует код (признак) 0 в переменной X. Здесь n0 — количество нулей в переменной X.
N = n1 + n0 — общее количество элементов в переменной X.
Sy— стандартное отклонение переменной Y, вычисляемое по формуле
Значимость бисериального коэффциента корреляции оценивается по величине Тф t-критерия Стьюдента с числом степеней свободы k = n - 2.
Для применения бисериального коэффициента корреляции необходимо соблюдать следующие условия:
1. Сравниваемые переменные должны быть измерены в разных шкалах: одна Х — в дихотомической шкале; другая Y—в шкале интервалов или отношений.
2. Предполагается, что переменная Y имеет нормальный закон распределения.
3. Число варьирующих признаков в сравниваемых переменных Х и Y должно быть одинаковым.
4. Для оценки уровня достоверности бисериального коэффициента корреляции следует пользоваться формулой (5) и таблицей критических значений для t-критерия Стьюдента при k = n - 2.
3.8 Рангово-бисериальный коэффициент корреляции
В тех случаях, когда одна переменная измеряется в дихотомической шкале (переменная X), а другая в ранговой шкале (переменная Y), используется рангово-бисериальный коэффициент корреляции. Мы помним, что переменная X, измеренная в дихотомической шкале, принимает только два значения (кода) 0 и 1. Особо подчеркнем: несмотря на то что этот коэффициент изменяется в диапазоне от -1 до +1, его знак для интерпретации результатов не имеет значения. Это еще одно исключение из общего правила.
Расчет этого коэффициента производится по формуле:
(формула 9)
где Х1 — средний ранг по тем элементам переменной Y, которым соответствует код (признак) 1 в переменной X;
Для применения рангово-бисериального коэффициента корреляции необходимо соблюдать следующие условия:
1. Сравниваемые переменные должны быть измерены в разных шкалах: одна X— в дихотомической шкале; другая Y—в ранговой шкале.
2. Число варьирующих признаков в сравниваемых переменных Х и Y должно быть одинаковым.
3. Для оценки уровня достоверности рангово-бисериального коэффициента корреляции следует пользоваться формулой (5) и таблицей критических значений для t-критерия Стьюдента при k = n - 2.
3.9 Корреляционное отношение Пирсона η
Все рассмотренные выше коэффициенты корреляции служат для выявления только линейной зависимости между признаками. Для измерения нелинейной зависимости К. Пирсон предложил показатель, который он назвал корреляционным отношением. Напомним, что коэффициент корреляции rxy(формула 11.1), который был введен Пирсоном, характеризует связь между переменными Х и Y с точки зрения прямой или обратной пропорциональности, иными словами, получаемая связь между переменными является согласованной и такой, что с увеличением одной переменной другая (в среднем) либо только увеличивается, либо только уменьшается (в среднем). При этом в первом случае получается положительный коэффициент корреляции, во втором отрицательный.
Корреляционное отношение описывает искомую связь, условно говоря, с двух сторон: со стороны переменной Х по отношению к Y, и со стороны переменной Y по отношению к X. Соответственно этому корреляционное отношение представляет собой два показателя, обозначаемые как hyx и hxy. Они вычисляются отдельно друг от друга. Однако они связаны между собой, поскольку при строго линейной зависимости между переменными Х и Y имеет место равенство hyx = hxy В этом случае величины обоих показателей корреляционного отношения совпадают с величиной коэффициента корреляции Пирсона.
Показатели корреляционного отношения вычисляются по следующим двум формулам:
(формула 10.1)
(формула 10.2)
здесь х и у общие, а хy и уx — групповые средние арифметические, fy и fx частоты рядов X и Y. Согласно этим формулам оба показателя всегда положительны и располагаются в интервале от 0 до +1.
Подчеркнем, что, как правило, hyx ≠ hxy. Равенство между этими коэффициентами возможно лишь при наличии строго линейной связи между коррелируемыми переменными. Именно поэтому различие между hyx и hxy убудет означать наличие не линейной, а связи более сложного типа между коррелируемыми признаками.
Для вычисления корреляционного соотношения hyx (Y по X) или hxy (X по Y) необходимо выполнить следующие действия:
1) расположить по порядку исходные данные по Х от меньшей величины к большей, при этом сохранив значения соответствующих величин У по отношению к Х;
2) определить частоты переменной Х — обозначение fx;
3) подсчитать арифметические (частные) средние по переменной Y для соответствующей частоты fx — обозначение уx ;
4) найти варианты (неповторяющиеся значения) величины Х — обозначение хi;
5) расположить по порядку исходные данные по Y от меньшей величины к большей, при этом сохранив значения соответствующих величин Х по отношению к Y;
6) определить частоты переменной Y— обозначение fy;
7) подсчитать арифметические (частные) средние по переменной Х для соответствующей частоты fy — обозначение хy;
8) найти варианты (неповторяющиеся значения) переменной Y — обозначение yi;
9) определить общие средние по переменной Х и Y обозначение x и у ;
10) произвести расчет по формулам (10.1) и (10.2);
11) определить уровень значимости полученных показателей корреляционного отношения но таблице критических значений для t-критерия Стьюдента при k = n — 2.
Разумеется, корреляционное отношение Пирсона не дает возможности установить характер выявленной зависимости — она может быть параболической, кубической, логарифмической и др. Из результатов анализа ясно только одно: связь между переменными Х и Y носит нелинейный характер. Более точно характер связи можно определить с помощью метода регрессионного анализа.
Для применения корреляционного отношения Пирсона необходимо соблюдать следующие условия:
1. Сравниваемые переменные должны быть измерены в шкале интервалов или отношений.
2. Предполагается, что обе переменные имеют нормальный закон распределения.
3. Число варьирующих признаков в сравниваемых переменных Х и У должно быть одинаковым.
4. Для оценки уровня достоверности корреляционного отношения Пирсона следует пользоваться формулой (5) и таблицей критических значений для t-критерия Стьюдента при k = n — 2.
3.10 Множественная корреляция
Наряду с анализом связей между двумя рядами данных можно проводить анализ многомерных корреляционных связей. Наиболее простым случаем нахождения подобной зависимости является вычисление коэффициентов множественной корреляции между тремя переменными X, Y и Z. В соответствии с числом переменных вычисляются три коэффициента множественной корреляции. Собственно говоря, коэффициент множественной корреляции оценивает тесноту линейной связи одной переменной, например X, с двумя остальными, Y и Z, и обозначается как rx(yz) . При оценке тесноты линейной связи переменной Y с переменными Х и Z, коэффициент множественной корреляции обозначается как ry(xz)
Вычисление коэффициентов множественной корреляции базируется на коэффициентах линейной корреляции между переменными Х и Y — rxy, Х и Z, — rxz, У и Z, — ryz. Для вычисления одного из коэффициентов множественной корреляции, например rx(yz) используется следующая формула:
(формула 11)
где rxy, rxz, ryz— коэффициенты линейной корреляции между парами переменных Х и Y, Х и Z, Y и Z..
Коэффициент множественной корреляции принимает значения от 0 до 1. Значимость этого коэффициента оценивают по величине t-критерия Стьюдента с числом степеней свободы k = n - 3.
Для применения множественного коэффициента корреляции необходимо соблюдать следующие условия:
1. Сравниваемые переменные должны быть измерены в шкале интервалов или отношений.
2. Предполагается, что все переменные имеют нормальный закон распределения.
3. Число варьирующих признаков в сравниваемых переменных должно быть одинаковым.
4. Для оценки уровня достоверности корреляционного отношения Пирсона следует пользоваться формулой (5) и таблицей критических значений для t-критерия Стыодента при k = n - 3.
3.11 Частная корреляция
Название «частная корреляция» был впервые использовано в работе Д. Юла в 1907. Смысл этого понятия иллюстрирует следующий пример. Предположим, что при обработке некоторых данных удалось обнаружить значимую отрицательную корреляцию между длиной волос и ростом (т.е. люди низкого роста обладают более длинными волосами). На первый взгляд это может показаться странным: однако, если включить в расчет еще один признак — переменную «пол» и использовать не линейную, а частную корреляцию, то результат получит закономерное объяснение. поскольку женщины в среднем имеют более длинные волосы, чем мужчины, а их рост в среднем ниже, чем у мужчин. После учета переменной «пол» частная корреляция между длиной волос и ростом может оказаться близкой к единице. Иными словами, если одна величина коррелирует с другой, то это может быть отражением того факта, что они обе коррелируют с третьей величиной или с совокупностью величин.