第11讲散点图、相关系数2021优秀课件.ppt

1,方差分析控制变量数量（类别变量）协变量数量（定距变量）因变量,第11讲散点图、相关系数,2,第11讲散点图、相关系数2,相关概念,3,相关概念3,一、相关的概念,变量之间关系的概念 客观世界中，事物之间存在相互依存、相互制约、相互影响的关系。用于描述事物数量特征的变量之间也存在一定的关系。这些关系分为两种：(1)函数关系：变量之间的一一对应的关系，当自变量x取一定值时，因变量y依据函数关系取唯一的值。如：在单价确定时，销售量与销售额之间的关系：y=f(x)销售额价格*销售量 圆的面积与圆的半径之间的关系：圆面积3.14*半径2,4,一、相关的概念变量之间关系的概念4,一、相关的概念,关系的概念(2)相关关系：如果变量之间存在密切的关系，但又不能由一个或几个变量的值确定另一个变量的值，当自变量x取一定值时，因变量y的值可能有多个，这种变量之间的非一一对应的、不确定的关系，称之为相关关系。如：子女身高与父母身高之间的关系 证券指数与利率之间的关系,5,一、相关的概念关系的概念5,一、相关的概念,相关关系的分类(1)按相关的程度分为：完全相关：一个变量的取值完全取决于另一个变量，数据点落在一条直线(或曲线)上相关：一个变量的取值部分取决于另一个变量，数据点围绕分布在一条直线(或曲线)上不相关：两个变量的数据点分布很分散，无任何规律,6,一、相关的概念相关关系的分类就是函数关系6,一、相关的概念,相关关系的分类(2)按相关的表现形式分为：线性相关：两个变量之间的关系近似地表现为一条直线非线性相关：两个变量之间的关系近似地表现为一条曲线,7,一、相关的概念相关关系的分类7,一、相关的概念,相关关系的分类(3)按相关的方向分为：正相关：一个变量增加(减少)，导致另一个变量增加(减少)负相关：一个变量增加(减少)，导致另一个变量减少(增加),8,一、相关的概念相关关系的分类8,一、相关的概念,线性相关的四种相关关系 强正线性相关：一个变量x增加，导致另一个变量y明显增加，说明x是影响变量y的主要因素弱正线性相关：一个变量x增加，导致另一个变量y增加，但不明显，说明x是影响变量y的因素，但不是唯一(主要)的影响因素强负线性相关：一个变量x增加，导致另一个变量y明显减少，说明x是影响变量y的主要因素弱负线性相关：一个变量x增加，导致另一个变量y减少，但不明显，说明x是影响变量y的因素，但不是唯一（主要）的影响因素,9,一、相关的概念线性相关的四种相关关系9,一、相关的概念,相关分析的概念 相关分析是描述两个或两个以上变量间关系密切程度的统计方法，可有效地揭示事物之间相关关系的强弱程度。相关分析的方法 图形（散点图）：常用的一种直观的分析方法，将样本数据点绘制在二维平面或三维空间上，根据这些数据点的分布特征，能够直观地研究变量间的统计关系以及它们的强弱程度和数据对的可能走向。数值（相关系数）：变量间关系的密切程度常以一个数量性指标描述，这个指标称相关系数,r=0.8,10,一、相关的概念相关分析的概念r=0.810,一、相关的概念,SPSS提供了三种相关分析的方法二元变量分析（Bivariate）：偏相关分析（Partial）：距离相关分析（Distances）：,11,一、相关的概念SPSS提供了三种相关分析的方法11,相关分析的方法,12,相关分析的方法12,二、相关分析的方法,散点图散点图是相关分析过程中常用的一种直观的分析方法；将样本数据点绘制在二维平面或三维空间上，根据数据点的分布特征，直观的研究变量之间的统计关系以及强弱程度。,就两个变量而言，如果变量之间的关系近似地表现为一条直线，则称为线性相关，如图(a)和(b)；如果变量之间的关系近似地表现为一条曲线，则称为非线性相关或曲线相关，如图(c)；如果两个变量的观测点很分散，无任何规律，则表示变量之间没有相关关系，如图(d)。,13,二、相关分析的方法散点图就两个变量而言，如果变量之间的关系近,二、相关分析的方法,相关系数 散点图能够直观地反映变量之间的关系，但不精确。相关系数以数值的方式精确地反映了变量之间线性关系的强弱程度。相关系数通过正、负表示相关的方向,相关系数r的取值在-1+1之间：下表中是通过相关系数来描述相关程度 不同类型的变量采用不同的相关系数指标，但取值范围和含义都是相同的,14,二、相关分析的方法相关系数相关系数取值范围r=0|r|0.,二、相关分析的方法,相关系数的分类Pearson简单相关系数(皮尔逊)用来度量正态分布的定距变量间的线性相关关系 Pearson简单相关系数要求变量来自的总体 分布正态Spearman秩相关系数(斯皮尔曼)采用非参数检验方法来度量定序变量间的线性相关关系 不要求总体正态分布 由于数据为非定距变量，因此不能直接采用原始数据，而是利用数据的秩Kendall秩相关系数(肯德和谐系数、一致性系数)采用非参数检验方法来度量定序变量间的线性相关关系 多用于计算评价者的评定一致性,看备注页,15,二、相关分析的方法相关系数的分类看备注页15,二、相关分析的方法,利用相关系数进行变量之间线性关系的分析利用相关系数进行变量之间线性关系的分析分两步：(1)利用样本数据计算样本相关系数r；(2)利用样本推测总体是否存在显著的线性关系。由于存在抽样的随机性以及样本数量较少等原因，通常样本相关系数不能直接反映样本是否存在显著的线性相关关系，需要通过假设检验的方式对样本的总体进行统计推测。推测步骤：(1)提出零假设H0：两总体线性不相关（或相关系数与0无显著性差异）(2)选择检验统计量：对不同变量采用不同的相关系数，同时也采用不同的检验统计量(3)计算统计量的观测值和对应的概率p值；(4)对总体的相关性进行推断 注：显著的相关性并不能导出任何因果结论。,16,二、相关分析的方法利用相关系数进行变量之间线性关系的分析16,二、相关分析的方法,根据概率P进行解释 检验统计量的概率p值小于给定的显著性水平值(0.05)，拒绝零假设，认为总体相关。若检验统计量的概率p值大于给定的显著性水平值(0.05)，接受零假设，认为总体不相关。通常认为0.05，认为总体相关；0.01，认为总体显著(较强)相关。注：在实际应用中，变量间相关性的研究应注意将绘制散点图与计算相关系数的方法相结合。仅根据散点图或相关系数都无法准确反映变量间的相关性，两者的结合运用是必要的。,17,二、相关分析的方法根据概率P进行解释17,二元变量分析,18,二元变量分析18,三、二元变量分析,概念 二元变量分析(Bivariate)是研究和分析两个变量之间相关程度的统计方法。应用 很多时候都是通过两个变量进行相关分析，所以二元变量分析应用十分广泛。如：家庭收入与家庭消费支出之间是否相关 商品销售价格与商品销售额之间是否相关 客户满意度与商业企业综合竞争力之间是否相关 广告投入和销售额之间是否相关,可以结合单变量方差分析理解,19,三、二元变量分析概念可以结合单变量方差分析理解19,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析 例一：为了研究某项职业技能和员工年龄之间的关系，对员工进行职业技能测试，得到有关上述两变量的数据表。（8-Bivariate_age.sav）现以年龄作为自变量x，职业技能测试得分为因变量y，以两变量数据为依据，绘制散点图分析两变量之间的相关关系。注意：通过散点图只是初步分析两变量之间的相关关系 通常用散点图描述相关关系的表达方式：完全相关 较强(正/负)相关 较弱(正/负)相关 不相关,20,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析20,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析结果分析：从散点图中可以看出，点的分布比较分散，在拟合线上或周围的点分布较少，说明两变量之间相关程度较弱。从拟合线的趋势来看，职业技能和员工年龄之间之间有一定的相关关系，而且是随着年龄的增加，职业技能测试得分会随之上升，但上升幅度较小。所以上述两变量之间具有较弱正相关的关系。通过对散点图的编辑，可以添加拟合线,21,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析21,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析操作步骤 Graphs Legacy Dialogs Scatter/Dot数据文件：8-Bivariate_age.sav,常用的散点图类型简单散点图重叠散点图矩阵散点图三维散点图单点散点图,22,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析常用的散点图类型22,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析散点图的其他应用（1）在散点图中设置散点标记。,23,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析23,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析散点图的其他应用（2）在散点图中设置散点标签。,24,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析24,SPSS操作及案例分析散点图的其他应用（3）在散点图中添加拟合线。,三、二元变量分析,1.双击该图区,25,SPSS操作及案例分析三、二元变量分析1.双击该图区25,SPSS操作及案例分析散点图的其他应用（4）计算相关系数。AnalyzeCorrelateBivariate.,三、二元变量分析,解释：1.Sig.=0.0410.05，拒绝H0假设，表明两变量之间是相关的。2.由于r=0.2290.3，为微弱正相关。,26,SPSS操作及案例分析三、二元变量分析解释：26,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析 例二：在有氧训练中，人的耗氧量y(毫升/分*千克体重)是衡量人的身体状况的重要指标，它与多项指标有关。为了研究人的耗氧量与多项指标之间的关系，对31名测试者进行测试。8-Bivariate.sav 现以人的耗氧量y为因变量，多项指标中之一1.5英里跑所用时间x3为自变量，通过散点图和相关系数，分析研究耗氧量y与1.5英里跑所用时间x3之间的相关关系。,27,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析27,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析结果分析：从散点图中可以看出，耗氧量y与1.5英里跑所用时间x3之间存在较强负相关的关系，即1.5英里跑所用时间增加，耗氧量会随之降低。伴随概率P=0.0000.01，说明两变量之间是明显相关关系；在相关系数表中，r=-0.832，说明两变量之间高度负相关。,28,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析28,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析结果分析：拟合线。,29,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析29,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析例三：利用例二的数据，分析因变量y(人的耗氧量)，与自变量x1、x2、x3、x4、x5、x6之间的关系。8-Bivariate.sav与耗氧量有关的因素年龄x1(岁)体重x2(次/分)1.5英里跑所用时间x3(分)静止时心跳速率x4(次/分)跑步时心跳速率x5(次/分)跑步时最大心跳速率x6(次/分),30,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析30,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析结果图：,31,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析31,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析结果分析：从相关系数计算结果来看：(1)耗氧量y与1.5英里跑所用时间x3、静止时心跳速率x4、跑步时心跳速率x5相关程度较高，其中耗氧量与1.5英里跑所用时间的r=-0.832，伴随概率P=0.0000.01，属于明显相关；其他两项r=-0.436，r=-0.420，伴随概率P分别等于0.014和0.019大于0.01，但小于0.05属于低度相关；(2)上述三个变量与耗氧量之间的关系都属于负相关。结论：跑步速度快、静止时心跳速率慢、跑步时心跳速率慢的人，耗氧量大；反之，耗氧量小。,32,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析32,三、二元变量分析,SPSS操作及案例分析操作步骤：操作步骤：Analyze Correlate Bivariate 数据文件：8-Bivariate.sav,33,三、二元变量分析SPSS操作及案例分析33,偏相关分析,34,偏相关分析34,四、偏相关分析,概念在多元相关分析中，由于受到其他变量的影响，在计算某两个变量之间的相关系数时，得到的结果往往不能真实反映变量之间的相关关系所以在多元相关分析中，通常将其他变量固定(控制)，而计算某两个变量之间的相关系数，称为偏相关系数。偏相关分析用于计算变量之间的偏相关系数，可以判断自变量对因变量的影响程度，舍弃影响较小的自变量，保留影响较大的自变量，从而更准确地判断变量之间的相关关系和相关程度。,可以结合协方差分析理解,35,四、偏相关分析概念可以结合协方差分析理解35,四、偏相关分析,SPSS操作及案例分析 例四：以数据文件“8-Cars.sav”为例，分析在油耗不变的情况下、汽车马力(horse)和加速度(accel)的偏相关系数。,36,四、偏相关分析SPSS操作及案例分析36,四、偏相关分析,SPSS操作及案例分析结果分析 汽车马力和加速度的偏相关系数为-0.622，有效样本数为389，显著性水平为0.000，这两个变量的偏相关系数小于0.01，属于显著负相关关系。结论：在油耗量不变的情况下，汽车发动机功率越大，汽车加速到某个速度的时间越短。,37,四、偏相关分析SPSS操作及案例分析37,四、偏相关分析,SPSS操作及案例分析 同样是上述例子（1）不排除油耗量的影响 汽车马力和加速度的相关系数为-0.701，显著性水平为0.000（即：Analyze Correlate Bivariate）（2）排除油耗量的影响 汽车马力和加速度的偏相关系数为-0.622，显著性水平为0.000（即：AnalyzCorrelate Partial）,38,四、偏相关分析SPSS操作及案例分析38,四、偏相关分析,SPSS操作及案例分析操作步骤：不排除油耗影响 AnalyzCorrelate Bivariate 数据文件：8-Cars.sav,39,四、偏相关分析SPSS操作及案例分析39,四、偏相关分析,SPSS操作及案例分析操作步骤：排除油耗影响 AnalyzCorrelate Partial 数据文件：8-Cars.sav,零阶相关系数输出包括控制变量的所有相关矩阵,40,四、偏相关分析SPSS操作及案例分析零阶相关系数输出包括40,思考题,已知有某河流的一年月平均流量观测数据和该河流所在地区当年的月平均雨量和月平均温度观测数据，试分析温度与河水流量之间的相关关系。分别用相关分析和偏相关分析方法分别计算相关系数和偏相关系数，并对计算结果进行对比分析。（提示：河水流量除了和温度有关外，降雨量也是影响流量的一个因素，在进行偏相关分析时，可以将雨量作为控制变量，进行分析。）数据文件：8-flow.sav,41,思考题 41,课外作业,完成实验报告三,42,课外作业 42,回归概念、回归系数 研究一个或者多个变量的变动对另一个变量的变动的影响程度的方法线性回归分析曲线估计非线性回归分析,下节展望,43,回归概念、回归系数 下节展望43,谢,结束,谢,44,谢结束谢44,6.将来的你，一定会感谢现在拼命的自己！72.随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。63.每一个繁花似锦，都是经历了暗涛汹涌；每一个鲜艳夺目，都是经历了风雨无阻；每一个风光无限，都是经历了黯然伤神。所有的一切，只有经历过的人，才更懂得背后的力量。33.千万人的失败，都有是失败在做事不彻底，往往做到离成功只差一步就终止不做了。93.所有的不甘，都是因为还心存梦想，在你放弃之前，好好拼一把，只怕心老，不怕路长。32.生活从未变得轻松，是你在一点一点变强大。30.大海若没有千尺深度，哪有如山浪头。35.为了不让生活留下遗憾和后悔，我们应该尽可能抓住一切改变生活的机会。59.积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。40.梦想不抛弃苦心追求的人，只要不停止追求，你们会沐浴在梦想的光辉之中。27.不要因为小小的争执，远离了你至亲的好友，也不要因为小小的怨恨，忘记了别人的大恩。16.目标不是都能达到的，但它可以作为瞄准点。92.过去不等于未来。85.生活平平淡淡，早起与家人互道早安；父母健康长寿，尽量天天见面；孩子聪明可爱，每天亲亲小脸；夫妻恩爱有加，一生把手相牵；生活无需复杂，幸福就是如此简单。92.每件事情都必须有一个期限，否则，大多数人都会有多少时间就花掉多少时间。,6.将来的你，一定会感谢现在拼命的自己！,