Вконтакте Facebook Twitter Лента RSS

Коэффициент корреляции кендалла. Коэффициенты корреляции рангов спирмена, кендалла, коэффициент фехнера. Решение этих двух уравнений дает

Для вычисления коэффициента ранговой корреляции Кендалла r k необходимо ранжировать данные по одному из признаков в порядке возрастания и определить соответствующие ранги по второму признаку. Затем для каждого ранга второго признака определяется число последующих рангов, больших по величине, чем взятый ранг, и находится сумма этих чисел.

Коэффициент ранговой корреляции Кендалла определяется формулой


где R i – количество рангов второй переменной, начиная с i +1, величина которых больше чем величина i -ого ранга этой переменной.

Существуют таблицы процентных точек распределения коэффициента r k , позволяющие проверить гипотезу о значимости коэффициента корреляции.

При больших объемах выборки критические значения r k не табулируются, и их приходится вычислять по приближенным формулам, которые основаны на том, что при нулевой гипотезе H 0: r k =0 и больших n случайная величина

распределена приближенно по стандартному нормальному закону.

40. Зависимость между признаками, измеренными в номинальной или порядковой шкалах

Часто возникает задача проверки независимости двух признаков, измеренных в номинальной или порядковой шкалах.

Пусть у каких-то объектов измеряются два признака X и Y с числом уровней r и s соответственно. Результаты таких наблюдений удобно представлять в виде таблицы, называемой таблицей сопряженности признаков.

В таблице u i (i = 1, ..., r ) и v j (j = 1, ..., s ) – значения, принимаемые признаками, величина n ij – число объектов из общего числа объектов, у которых признак X принял значение u i , а признак Y – значение v j

Введем следующие случайные величины:

u i


– количество объектов, у которых встретилось значение v j


Кроме того, имеют место очевидные равенства



Дискретные случайные величины X и Y независимы тогда и только тогда, когда

для всех пар i , j

Поэтому гипотезу о независимости дискретных случайных величин X и Y можно записать так:

В качестве альтернативной, как правило, используют гипотезу

Судить о справедливости гипотезы H 0 следует на основании выборочных частот n ij таблицы сопряженности. В соответствии с законом больших чисел при n →∞ относительные частоты близки к соответствующим вероятностям:



Для проверки гипотезы H 0 используется статистика

которая при справедливости гипотезы имеет распределение χ 2 с rs − (r + s − 1) степенями свободы.

Критерий независимости χ 2 отклоняет гипотезу H 0 с уровнем значимости α, если:


41. Регрессионный анализ. Основные понятия регрессионного анализа

Для математического описания статистических связей между изучаемыми переменными величинами следует решить следующие задачи:

ü подобрать класс функций, в котором целесообразно искать наилучшую (в определенном смысле) аппроксимацию интересующей зависимости;

ü найти оценки неизвестных значений параметров, входящих в уравнения искомой зависимости;

ü установить адекватность полученного уравнения искомой зависимости;

ü выявить наиболее информативные входные переменные.

Совокупность перечисленных задач и составляет предмет исследований регрессионного анализа.

Функцией регрессии (или регрессией) называется зависимость математического ожидания одной случайной величины от значения, принимаемого другой случайной величиной, образующей с первой двумерную систему случайных величин.

Пусть имеется система случайных величин (X ,Y ), то функция регрессии Y на X

А функция регрессии X на Y

Функции регрессии f (x ) и φ (y ), не являются взаимно обратимыми, если только зависимость между X и Y не является функциональной.

В случае n -мерного вектора с координатами X 1 , X 2 ,…, X n можно рассматривать условное математическое ожидание для любой компоненты. Например, для X 1


называется регрессией X 1 на X 2 ,…, X n .

Для полного определения функции регрессии необходимо знать условное распределение выходной переменной при фиксированных значениях входной переменной.

Поскольку в реальной ситуации такой информацией не располагают, то обычно ограничиваются поиском подходящей аппроксимирующей функции f a (x ) для f (x ), основываясь на статистических данных вида (x i , y i ), i = 1,…, n . Эти данные являются результатом n независимых наблюдений y 1 ,…, y n случайной величины Y при значениях входной переменной x 1 ,…, x n , при этом в регрессионном анализе предполагается, что значения входной переменной задаются точно.

Проблема выбора наилучшей аппроксимирующей функции f a (x ), являясь основной в регрессионном анализе, и не имеет формализованных процедур для своего решения. Иногда выбор определяется на основе анализа экспериментальных данных, чаще из теоретических соображений.

Если предполагается, что функция регрессии является достаточно гладкой, то аппроксимирующая ее функция f a (x ) может быть представлена в виде линейной комбинации некоторого набора линейно независимых базисных функций ψ k (x ), k = 0, 1,…, m −1, т. е. в виде


где m – число неизвестных параметров θ k (в общем случае величина неизвестная, уточняемая в ходе построения модели).

Такая функция является линейной по параметрам, поэтому в рассматриваемом случае говорят о модели функции регрессии, линейной по параметрам.

Тогда задача отыскания наилучшей аппроксимации для линии регрессии f (x ) сводится к нахождению таких значений параметров, при которых f a (x ;θ) наиболее адекватна имеющимся данным. Одним из методов позволяющем решить эту задачу является метод наименьших квадратов.

42. Метод наименьших квадратов

Пусть множество точек (x i , y i ), i = 1,…, n расположено на плоскости вдоль некоторой прямой

Тогда в качестве функции f a (x ), аппроксимирующей функцию регрессии f (x ) = M [Y |x ] естественно взять линейную функцию аргумента x :


Т. е. в качестве базисных функций здесь выбраны ψ 0 (x )≡1 и ψ 1 (x )≡x . Такую регрессию называют простой линейной регрессией.

Если множество точек (x i , y i ), i = 1,…, n расположено вдоль некоторой кривой, то в качестве f a (x ) естественно попробовать выбрать семейство парабол

Эта функция является нелинейной по параметрам θ 0 и θ 1 , однако путем функционального преобразования (в данном случае логарифмирования) ее можно привести к новой функции f’ a (x ) , линейной по параметрам:


43. Простая линейная регрессия

Простейшей моделью регрессии является простая (одномерная, однофакторная, парная) линейная модель, имеющая следующий вид:


где ε i – некоррелированные между собой случайные величины (ошибки), имеющие нулевые математические ожидания и одинаковые дисперсии σ 2 , a и b – постоянные коэффициенты (параметры), которые необходимо оценить по измеренным значениям отклика y i .

Для нахождения оценок параметров a и b линейной регрессии, определяющих наиболее удовлетворяющую экспериментальным данным прямую линию:


применяется метод наименьших квадратов.

Согласно методу наименьших квадратов оценки параметров a и b находят из условия минимизации суммы квадратов отклонений значений y i по вертикали от “истинной” линии регрессии:

Пусть было произведено десять наблюдений случайной величины Y при фиксированных значениях переменной X

Для минимизации D приравняем к нулю частные производные по a и b :



В результате получим следующую систему уравнений для нахождения оценок a и b :


Решение этих двух уравнений дает:



Выражения для оценок параметров a и b можно представить также в виде:

Тогда эмпирическое уравнение регрессионной прямой Y на X можно записать в виде:


Несмещенная оценка дисперсии σ 2 отклонений значений y i oт подобранной прямой линии регрессии дается выражением

Рассчитаем параметры уравнения регрессии


Таким образом, прямая регрессии имеет вид:


А оценка дисперсии отклонений значений y i oт подобранной прямой линии регрессии


44. Проверка значимости линии регрессии

Найденная оценка b ≠ 0 может быть реализацией случайной величины, математическое ожидание которой равно нулю, т. е. может оказаться, что никакой регрессионной зависимости на самом деле нет.

Чтобы разобраться с этой ситуацией, следует проверить гипотезу Н 0: b = 0 при конкурирующей гипотезе Н 1: b ≠ 0.

Проверку значимости линии регрессии можно провести с помощью дисперсионного анализа.

Рассмотрим следующее тождество:

Величина y i − ŷ i = ε i называется остатком и представляет собой разность между двумя величинами:

ü отклонением наблюдаемого значения (отклика) от общего среднего откликов;

ü отклонением предсказанного значения отклика ŷ i от того же среднего

Записанное тождество можно записать в виде


Возведя обе его части в квадрат и просуммировав по i , получим:


Где величины получили название:

полной (общей) суммой квадратов СК п, которая равна сумме квадратов отклонений наблюдений относительно среднего значения наблюдений

сумма квадратов, обусловленной регрессией СК р, которая равна сумме квадратов отклонений значений линии регрессии относительно среднего наблюдений.

остаточная сумма квадратов СК 0 . которая равна сумме квадратов отклонений наблюдений относительно значений линии регрессии

Таким образом, разброс Y -ков относительно их среднего значения можно приписать в некоторой степени тому факту, что не все наблюдения лежат на линии регрессии. Если бы это было так, то сумма квадратов относительно регрессии была бы равна нулю. Отсюда следует, что регрессия будет значимой, если сумма квадратов СК р будет больше суммы квадратов СК 0 .

Вычисления по проверки значимости регрессии проводят в следующей таблице дисперсионного анализа

Если ошибки ε i распределены по нормальному закону, то при справедливости гипотезы Н 0: b = 0 статистика:


распределена по закону Фишера с числом степеней свободы 1 и n −2.

Нулевая гипотеза будет отклонена на уровне значимости α, если вычисленное значение статистики F будет больше α-процентной точки f 1;n −2;α распределения Фишера.

45. Проверка адекватности модели регрессии. Метод остатков

Под адекватностью построенной регрессионной модели понимается то, что никакая другая модель не дает значимого улучшения в предсказании отклика.

Если все значения откликов получены при разных значениях x , т. е. нет нескольких значений отклика, полученных при одинаковых x i , то можно провести лишь ограниченную проверку адекватности линейной модели. Основой для такой проверки являются остатки:

Отклонения от установленной закономерности:

Поскольку X – одномерная переменная, точки (x i , d i ) можно изобразить на плоскости в виде так называемого графика остатков. Такое представление позволяет иногда обнаружить в поведении остатков какую-то закономерность. Кроме того, анализ остатков позволяет проанализировать предположение относительно закона распределения ошибок.

В случае когда ошибки распределены по нормальному закону и имеется априорная оценка их дисперсии σ 2 (оценка, полученная на основе ранее выполненных измерений), то возможна более точная оценка адекватности модели.

С помощью F -критерия Фишера можно проверить, значимо ли остаточная дисперсия s 0 2 отличается от априорной оценки. Если она значимо больше, то имеет место неадекватность и следует пересмотреть модель.

Если априорной оценки σ 2 нет, но измерения отклика Y повторялись два или более раз при одинаковых значениях X , то эти повторные наблюдения можно использовать для получения еще одной оценки σ 2 (первой является остаточная дисперсия). Про такую оценку говорят, что она представляет “чистую” ошибку, поскольку, если сделать x одинаковыми для двух и более наблюдений, то только случайные изменения могут повлиять на результаты и создавать разброс между ними.

Получаемая оценка оказывается более надежной оценкой дисперсии, чем оценка, получаемая другими способами. По этой причине при планировании экспериментов имеет смысл ставить опыты с повторениями.

Предположим, что имеется m различных значений X : x 1 , x 2 , ..., x m . Пусть для каждого из этих значений x i имеется n i наблюдений отклика Y . Всего наблюдений получается:

Тогда модель простой линейной регрессии может быть записана в виде:


Найдем дисперсию “чистых” ошибок. Эта дисперсия представляет собой объединенную оценку дисперсии σ 2 , если представить значения откликов y ij при x = x i как выборки объема n i . В результате дисперсия “чистых” ошибок равна:

Эта дисперсия служит оценкой σ 2 безотносительно к тому, корректна ли подобранная модель.

Покажем, что сумма квадратов “чистых ошибок” является частью остаточной суммы квадратов (суммы квадратов, входящей в выражение для остаточной дисперсии). Остаток для j -ого наблюдения при x i можно записать в виде:

Если возвести обе части этого равенства в квадрат, а затем просуммировать их по j и по i , то получим:

Слева в этом равенстве стоит остаточная сумма квадратов. Первый член в правой части – это сумма квадратов “чистых” ошибок, второй член можно назвать суммой квадратов неадекватности. Последняя сумма имеет m −2 степеней свободы, следовательно, дисперсия неадекватности

Статистикой критерия для проверки гипотезы H 0: простая линейная модель адекватна, против гипотезы H 1: простая линейная модель неадекватна, является случайная величина

При справедливости нулевой гипотезы величина F имеет распределение Фишера со степенями свободы m −2 и n −m . Гипотеза линейности линии регрессии должна быть отвергнута с уровнем значимости α, если полученное значение статистики больше α-процентной точки распределения Фишера с числом степеней свободы m −2 и n −m .

46. Проверка адекватности модели регрессии(см 45). Дисперсионный анализ

47. Проверка адекватности модели регрессии (см 45). Коэффициент детерминации

Иногда для характеристики качества линии регрессии используют выборочный коэффициент детерминации R 2 , показывающий, какую часть (долю) сумма квадратов, обусловленная регрессией, СК р составляет в полной сумме квадратов СК п:

Чем ближе R 2 к единице, тем лучше регрессия аппроксимирует экспериментальные данные, тем теснее наблюдения примыкают к линии регрессии. Если R 2 = 0, то изменения отклика полностью обусловлены воздействием неучтенных факторов, и линия регрессии параллельна оси x -ов. В случае простой линейной регрессии коэффициент детерминации R 2 равен квадрату коэффициента корреляции r 2 .

Максимальное значение R 2 =1 может быть достигнуто только в случае, когда наблюдения проводились при различных значениях x-ов. Если же в данных имеются повторяющиеся опыты, то величина R 2 не может достичь единицы, как бы ни была хороша модель.

48. Доверительные интервалы для параметров простой линейной регрессии

Подобно тому как выборочное среднее - это оценка истинного среднего (среднего по совокупности), так и выборочные параметры уравнения регрессии a и b - не более чем оценки истинных коэффициентов регрессии. Разные выборки дают разные оценки среднего - точно так же разные выборки будут давать разные оценки коэффициентов регрессии.

В предположении, что закон распределения ошибок ε i описываются нормальным законом, оценка параметра b будет иметь нормальное распределение с параметрами:


Поскольку оценка параметра a представляет собой линейную комбинацию независимых нормально распределенных величин, она также будет иметь нормальное распределение с математическим ожиданием и дисперсией:


При этом (1 − α) доверительный интервал для оценки дисперсии σ 2 с учетом того, что отношение (n −2)s 0 2 /σ 2 распределено по закону χ 2 с числом степеней свободы n −2 будет определяться выражением


49. Доверительные интервалы для линии регрессии. Доверительный интервал для значений зависимой переменной

Обычно мы не знаем истинных величин коэффициентов регрессии а и b . Нам известны только их оценки. Иначе говоря, истинная прямая регрессии может пройти выше или ниже, быть более крутой или пологой, чем построенная по выборочным данным. Мы вычислили доверительные интервалы для коэффициентов регрессии. Можно вычислить доверительную область и для самой линии регрессии.

Пусть для простой линейной регрессии нужно построить (1−α ) доверительный интервал для математического ожидания отклика Y при значении х = х 0 . Это математическое ожидание равно a +bх 0 , а его оценка

Поскольку, то.

Полученная оценка математического ожидания представляет собой линейную комбинацию некоррелированных нормально распределенных величин и поэтому тоже имеет нормальное распределение с центром в точке истинного значения условного математического ожидания и дисперсией

Поэтому доверительный интервал для линии регрессии при каждом значении x 0 можно представить в виде


Как видно минимальный доверительный интервал получается при x 0 равному среднему значению и возрастает по мере того, как x 0 “удаляется” от среднего в любом направлении.

Для получения множества совместных доверительных интервалов, пригодных для всей функции регрессии, на всем ее протяжении, в приведенное выше выражении вместо t n −2,α /2 необходимо подставить

При ранжировании эксперт должен расположить оцениваемые элементы в порядке возрастания (убывания) их предпочтительности и приписать каждому из них ранги в виде натураль­ных чисел. При прямом ранжировании наиболее предпочтительный элемент имеет ранг 1 (иногда 0), а наименее предпочтительный - ранг m.

Если эксперт не может осуществить строгое ранжирование из-за того, что, по его мнению, некоторые элементы одинаковы по предпочтительности, то допускается присваивать таким элементам одинаковые ранги. Чтобы обеспечить равенство суммы рангов сумме мест ранжируемых элементов, применяют так называемые стандарти­зированные ранги. Стандартизированный ранг есть среднее арифмети­ческое номеров элементов в ранжиро­ванном ряду, являющихся одинако­выми по предпочтительности.

Пример 2.6. Эксперт упорядочил шесть элементов по предпочтению следующим образом:

Тогда стандартизированные ранги этих элементов будут

Таким образом, сумма рангов, приписанных элементам, будет равна сумме чисел натурального ряда.

Точность выражения предпочтения путем ранжирования элементов существенно зависит от мощности мно­жества предъявлений. Процедура ранжирования дает наиболее надежные результаты (по степени близости выявленного предпочтения и «истинного»), когда число оцениваемых элементов не более 10. Предельная мощность множества предъявления не должна превосходить 20.

Обработка и анализ ранжировок проводятся с целью построения группового отношения предпочтения на основе индивидуальных предпочтений. При этом могут ставиться следующие задачи: а) определение тесноты связи между ранжировками двух экспертов на элементах множества предъявлений; б) определение взаимосвязи между двумя элементами по индивидуальным мнениям членов группы относительно различных характеристик этих элементов; в) оценка согласованности мне­ний экспертов в группе, содержа­щей более двух экспертов.

В первых двух случаях в качестве меры тесноты связи используется коэффициент ранговой корреляции. В за­висимости от того, допускается ли только строгое или нестрогое ранжи­рование, используется коэффициент ранговой корреляции либо Кендалла, либо Спирмена.

Коэффициент ранговой корреляции Кендалла для задачи (a)

где m − число элементов; r 1 i – ранг,приписанный первым экспертом i −му элементу; r 2 i – то же, вторым экспертом.

Для задачи (б) компоненты (2.5) имеют следующий смысл: т - число характеристик двух оцениваемых эле­ментов; r 1 i (r 2 i) - ранг i-й характеристики в ранжировке первого (второго) элемента, выставленный группой экс­пертов.

При строгом ранжировании исполь­зуется коэффициент ранговой корреляции р Спирмена:


компоненты которого имеют тот же смысл, что и в (2.5).

Коэффициенты корреляции (2.5), (2.6) изменяются от -1 до +1. Если коэффициент корреляции равен +1, то это означает, что ранжировки одинаковы; если он равен -1, то − противоположны (ранжировки обратны друг другу). Равенство коэффициента корреляции нулю означает, что ран­жировки линейно независимы (некоррелированы).

Поскольку при таком подходе (эк­сперт − «измеритель» со случайной погрешностью) индивидуальные ран­жировки рассматриваются как случай­ные, то возникает задача статистиче­ской проверки гипотезы о значимости полученного коэффициента корреля­ции. В этом случае используют крите­рий Неймана-Пирсона: зада­ются уровнем значимости критерия α и, зная законы распределения коэффи­циента корреляции, определяют поро­говое значение c α , с которым сравни­вают полученное значение коэффици­ента корреляции. Критическая об­ласть − правосторонняя (в практике обычно сначала расчитывают значение критерия и определяют по нему уро­вень значимости, который сравнивают с пороговым уровнем α ).

Коэффициент ранговой корреляции τ Кендалла имеет при т > 10 распре­деление, близкое к нормальному с па­раметрами:

где M [τ] – математическое ожидание; D [τ] – дисперсия.

В этом случае используются таблицы функции стандартного нормального распределения:

а граница τ α критической области определяется как корень уравнения

Если вычисленное значение коэф­фициента τ ≥ τ α , то считается, что ранжировки, действительно хорошо согласуются. Обычно значение α вы­бирают в пределах 0,01-0,05. Для т ≤ 10 распределение т приведено в табл. 2.1.

Проверка значимости согласован­ности двух ранжировок с использованием коэффициента ρСпирмена осу­ществляется в том же порядке с ис­пользованием таблиц распределения Стьюдента при т > 10.

В этом случае величина

имеет распределение, хорошо аппроксимируемое распределением Стьюдента с m – 2 степенями свободы. При m > 30 распределение величины ρ хорошо согласуется с нормальным, имеющим M [ρ] = 0 и D [ρ] = .

Для т ≤ 10 проверку значимости ρ осуществляют с помощью табл. 2.2.

Если ранжировки нестрогие, то коэффициент Спирмена

где ρ – вычисляют по (2.6);

где k 1 , k 2 − число различных групп нестрогих рангов в первой и второй ранжировках соответственно; l i − число одинаковых рангов в i -й группе. При практическом использовании ко­эффициентов ранговой корреляции ρ Спирмена и τ Кендалла следует иметь в виду, что коэффициент ρ обеспечивает более точный результат в смысле ми­нимума дисперсии.

Таблица 2.1. Распределение коэффициента ранговой корреляции Кендалла

Одним из факторов, ограничивающих применения критериев, основанных на предположении нормальности, является объем выборки. До тех пор пока выборка достаточно большая (например, 100 или больше наблюдений), можно считать, что выборочное распределение нормально, даже если вы не уверены, что распределение переменной в популяции является нормальным. Тем не менее, если выборка мала, эти критерии следует использовать только при наличии уверенности, что переменная действительно имеет нормальное распределение. Однако нет способа проверить это предположение на малой выборке.

Использование критериев, основанных на предположении нормальности, кроме того, ограничено шкалой измерений (см. главу Элементарные понятия анализа данных). Такие статистические методы, как t-критерий, регрессия и т. д. предполагают, что исходные данные непрерывны. Однако имеются ситуации, когда данные, скорее, просто ранжированы (измерены в порядковой шкале), чем измерены точно.

Типичный пример дают рейтинги сайтов в Интернет: первую позицию занимает сайт с максимальным числом посетителей, вторую позицию занимает сайт с максимальным числом посетителей среди оставшихся сайтов (среди сайтов, из которых удален первый сайт) и т. д. Зная рейтинги, мы можем сказать, что число посетителей одного сайта больше числа посетителей другого, но насколько больше, сказать уже нельзя. Представьте, вы имеете 5 сайтов: А, В, С, D, Е, которые располагаются на 5 первых мест. Пусть в текущем месяце мы имели следующую расстановку: А, В, С, D, E, а в предыдущем месяце: D, E, А, В, С. Спрашивается, произошли существенные изменения в рейтингах сайтов или нет? В данной ситуации, очевидно, мы не можем использовать t-критерий, чтобы сравнить эти две группы данных, и переходим в область специфических вероятностных вычислений (а любой статистический критерий содержит в себе вероятностную калькуляцию!). Мы рассуждаем примерно следующим образом: насколько велика вероятность того, что отличие в двух расстановках сайтов вызвано чисто случайными причинами или это отличие слишком велико и не может быть объяснено за счет чистой случайности. В этих рассуждениях мы используем лишь ранги или перестановки сайтов и никак не используем конкретный вид распределения числа посетителей на них.

Для анализа малых выборок и для данных, измеренных в бедных шкалах, применяют непараметрические методы.

Краткий обзор непараметрических процедур

По существу, для каждого параметрического критерия имеется, по крайней мере, одна непараметрическая альтернатива.

В общем, эти процедуры попадают в одну из следующих категорий:

  • критерии различия для независимых выборок;
  • критерии различия для зависимых выборок;
  • оценка степени зависимости между переменными.

Вообще, подход к статистическим критериям в анализе данных должен быть прагматическим и не отягощен лишними теоретическими рассуждениями. Имея в своем распоряжении компьютер с системой STATISTICA, вы легко примените к своим данным несколько критериев. Зная о некоторых подводных камнях методов, вы путем экспериментирования выберете верное решение. Развитие сюжета довольно естественно: если нужно сравнить значения двух переменных, то вы используете t-критерий. Однако следует помнить, что он основан на предположении нормальности и равенстве дисперсий в каждой группе. Освобождение от этих предположений приводит к непараметрическим тестам, которые особенно полезны для малых выборок.

Развитие t-критерия приводит к дисперсионному анализу, который используется, когда число сравниваемых групп больше двух. Соответствующее развитие непараметрических процедур приводит к непараметрическому дисперсионному анализу, правда, существенно более бедному, чем классический дисперсионный анализ.

Для оценки зависимости, или, выражаясь несколько высокопарно, степени тесноты связи, вычисляют коэффициент корреляции Пирсона. Строго говоря, его применение имеет ограничения, связанные, например, с типом шкалы, в которой измерены данные, и нелинейностью зависимости, поэтому в качестве альтернативы используются также непараметрические, или так называемые ранговые, коэффициенты корреляции, применяемые, например, для ранжированных данных. Если данные измерены в номинальной шкале, то их естественно представлять в таблицах сопряженности, в которых используется критерий хи-квадрат Пирсона с различными вариациями и поправками на точность.

Итак, по существу имеется всего несколько типов критериев и процедур, которые нужно знать и уметь использовать в зависимости от специфики данных. Вам нужно определить, какой критерий следует применять в конкретной ситуации.

Непараметрические методы наиболее приемлемы, когда объем выборок мал. Если данных много (например, n >100), часто не имеет смысла использовать непараметрическую статистику.

Если размер выборки очень мал (например, n = 10 или меньше), то уровни значимости для тех непараметрических критериев, которые используют нормальное приближение, можно рассматривать только как грубые оценки.

Различия между независимыми группами . Если имеются две выборки (например, мужчины и женщины), которые нужно сравнить относительно некоторого среднего значения, например, среднего давления или количества лейкоцитов в крови, то можно использовать t-тест для независимых выборок.

Непараметрическими альтернативами этому тесту являются критерий серий Валъда-Волъфовица, Манна-Уитни }/n, где x i - i-е значение, n - число наблюдений. Если переменная содержит отрицательные значения или нуль (0), геометрическое среднее вычислить нельзя.

Гармоническое среднее

Гармоническое среднее иногда используют для усреднения частот. Гармоническое среднее вычисляется по формуле: ГС = n/S(1/х i) где ГС - гармоническое среднее, n - число наблюдений, х i - значение наблюдения с номером i. Если переменная содержит нуль (0), гармоническое среднее вычислить нельзя.

Дисперсия и стандартное отклонение

Выборочная дисперсия и стандартное отклонение - наиболее часто используемые меры изменчивости (вариации) данных. Дисперсия вычисляется как сумма квадратов отклонений значений переменной от выборочного среднего, деленная на п-1 (но не на п). Стандартное отклонение вычисляется как корень квадратный из оценки дисперсии.

Размах

Размах переменной является показателем изменчивости, вычисляется как максимум минус минимум.

Квартильный размах

Квартальный размах, по определению, равен: верхняя квартиль минус нижняя квартиль (75% процентиль минус 25% процентиль). Так как 75% процентиль (верхняя квартиль) - это значение, слева от которого находятся 75% наблюдений, а 25% процентиль (нижняя квартиль) - это значение, слева от которого находится 25% наблюдении, то квартильный размах представляет собой интервал вокруг медианы, который содержит 50% наблюдений (значений переменной).

Асимметрия

Асимметрия - это характеристика формы распределения. Распределение скошено влево, если значение асимметрии отрицательно. Распределение скошено вправо, если асимметрия положительна. Асимметрия стандартного нормального распределения равна 0. Асимметрия связана с третьим моментом и определяется как: асимметрия = n × М 3 /[(n-1) × (n-2) × s 3 ], где М 3 равно: (х i -xсреднее x) 3 , s 3 - стандартное отклонение, возведенное в третью степень, n - число наблюдений.

Эксцесс

Эксцесс - это характеристика формы распределения, а именно мера остроты его пика (относительно нормального распределения, эксцесс которого равен 0). Как правило, распределения с более острым пиком, чем у нормального, имеют положительный эксцесс; распределения, пик которых менее острый, чем пик нормального распределения, имеют отрицательный эксцесс. Эксцесс связан с четвертым моментом и определяется формулой:

эксцесс = /[(n-1) × (n-2) × (n-3) × s 4 ], где M j равно: (х-хсреднее x , s 4 - стандартное отклонение в четвертой степени, n - число наблюдений.

Представление и предварительная обработка оценок экспертов

В практике используется несколько видов оценок:

- качественные (часто-редко, хуже-лучше, да-нет),

- шкальные оценки (интервалы значений 50-75, 76-90, 91-120 и т.п.),

Балльныеиз заданного интервала (от 2 до 5, 1 -10), взаимно независимые,

Ранговые (объекты располагаются экспертом в определенном порядке, и каждому приписывается порядковый номер – ранг),

Сравнительные, полученные одним из методов сравнения

метод последовательных сравнений

метод попарного сравнения факторов.

На следующем шаге обработки мнений экспертов необходимо оценить степень согласованности этих мнений.

Оценки, полученные от экспертов, могут рассматриваться как случайная переменная, распределение которой отражает мнения экспертов о вероятности того или иного выбора события (фактора). Поэтому для анализа разброса и согласованности оценок экспертов применяются обобщенные статистические характеристики – средние и меры разброса:

Средняя квадратичная ошибка,

Вариационный размах min – maх,

- коэффициент вариации V =ср.квадр.откл./ средняя арифм. (подходит для любого типа оценок)

V i = σ i / x i ср

Для оценки меры сходств а мнений каждой пары экспертов могут быть использованы самые разные методы:

коэффициенты ассоциации , с помощью которых учитывается число совпадающих и несовпадающих ответов,

коэффициенты противоречивости мнений экспертов,

Все эти меры можно использовать либо для сравнения мнений двух экспертов, либо для анализа связи между рядами оценок по двум признакам.

Коэффициент парной ранговой корреляции Спирмена:

где n – число экспертов,

c k – разность оценок i-го и j-го экспертов по всем T факторам

Коэффициент ранговой корреляции Кендалла (коэффициент конкордации) дает общую оценку согласованности мнений всех экспертов по всем факторам, но только для случаев, когда использовались ранговые оценки.

Доказано, что величина S, когда все эксперты дают одинаковые оценки всех факторов, имеет максимальное значение, равное

где n – число факторов,

m – количество экспертов.

Коэффициент конкордации равен отношению

причем если W близок к 1, то все эксперты дали достаточно согласованные оценки, иначе их мнения не согласованы.

Формула для расчета S приведена ниже:

где r ij - ранговые оценки i-го фактора j-ым экспертом,

r ср - средний ранг по всей матрице оценок и равен

И следовательно формула расчета S может принять вид:

В случае, если отдельные оценки у одного эксперта совпадают, и их при обработке сделали стандартизированными, то для вычисления коэффициента конкордации используется другая формула:



где Т j рассчитывается для каждого эксперта (в том случае, если его оценки повторялись для разных объектов) с учетом повторений по следующим правилам:

где t j - число групп равных рангов у j-го эксперта, а

h k - число равных рангов в k-ой группе связанных рангов j-го эксперта.

ПРИМЕР. Пусть 5 экспертов по шести факторам ответили при ранжировании так, как показано в таблице 3:

Таблица 3 – Ответы экспертов

Эксперты О1 О2 О3 О4 О5 О6 Сумма рангов по эксперту
Э1
Э2
Э3
Э4
Э5

В связи с тем, что получено не строгое ранжирование (оценки у экспертов повторяются, а суммы рангов не равны), произведем преобразование оценок и получим связанные ранги (таблица 4):

Таблица 4 – Связанные ранги оценок экспертов

Эксперты О1 О2 О3 О4 О5 О6 Сумма рангов по эксперту
Э1 2,5 2,5
Э2
Э3 1,5 1,5 4,5 4,5
Э4 2,5 2,5 4,5 4,5
Э5 5,5 5,5
Сумма рангов по объекту 7,5 9,5 23,5 29,5

Теперь определим степень согласованности мнений экспертов с помощью коэффициента конкордации. Так как ранги связанные, будем вычислять W по формуле (**).

Тогда r ср =7*5/2=17,5

S = 10 2 +8 2 +4.5 2 +4.5 2 +6 2 +12 2 = 384.5

Перейдем к расчетам W. Для этого вычислим отдельно значения T j . В примере специально так подобраны оценки, что у каждого эксперта есть повторяющиеся оценки: у 1-го их две, у второго - три, у третьего - две группы по две оценки, так же и у четвертого, у пятого - две одинаковые оценки. Отсюда:

Т 1 = 2 3 – 2 = 6 Т 5 = 6

Т 2 = 3 3 – 3 = 24

Т 3 = 2 3 –2+ 2 3 –2 = 12 Т 4 = 12

Мы видим, что согласованность мнений экспертов достаточно высокая и можно переходить к следующему этапу исследования – обоснованию и принятию рекомендованной экспертами альтернативы решения.

В противном случае необходимо вернуться к этапам 4-8.

КЕНДАЛЛА КОЭФФИЦИЕНТ РАНГОВОЙ КОРРЕЛЯЦИИ

Одна из выборочных мер зависимости двух случайных величин (признаков) Xи Y, основанная на ранжировании элементов выборки (X 1 , Y x ), .. ., ( Х п, Y n ). К. к. р. к. относится, таким образом, к ранговым статистикам и определяется формулой

где r i - У, принадлежащего той паре (X, Y ), для к-рой Xравен i, S = 2N -(п-1)/2, N-число элементов выборки, для к-рых одновременно j>i и r j >r i . Всегда В качестве выборочной меры зависимости К. к. р. к. широко использовался М. Кендаллом (М. Kendall, см. ).

К. к. р. к. применяется для проверки гипотезы независимости случайных величин. Если гипотеза независимости верна, то E t =0 и D t =2(2n+5)/9n(n-1). При небольшом объеме выборки проверка статистич. гипотезы независимости производится с помощью специальных таблиц (см. ). При n>10 пользуются нормальным приближением для распределения т: если

то гипотеза о независимости отвергается, в противном случае принимается. Здесь a. - уровень значимости, u a /2 есть процентная точка нормального распределения. К. к. р. к., как и любая , может использоваться для обнаружения зависимости двух качественных признаков, если только элементы выборки можно упорядочить относительно этих признаков. Если X, Y имеют совместное нормальное с коэффициентом корреляции р, то связь между К. к. р. к. и имеет вид:

См. также Спирмена ранговой корреляции, Ранговый критерий.

Лит. : Кендэл М., Ранговые корреляции, пер. с англ., М., 1975; Ван дер Варден Б. Л., Математичеcкая , пер. с нем., М., 1960; Большев Л. Н., Смирнов Н. В., Таблицы математической статистики, М., 1965.

А. В. Прохоров.


Математическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . И. М. Виноградов . 1977-1985 .

Смотреть что такое "КЕНДАЛЛА КОЭФФИЦИЕНТ РАНГОВОЙ КОРРЕЛЯЦИИ" в других словарях:

    Англ. со efficient, rank correlation Kendall; нем. Kendalls Rangkorrelationskoeffizient. Коэффициент корреляции, определяющий степень соответствия упорядочения всех пар объектов по двум переменным. Antinazi. Энциклопедия социологии, 2009 … Энциклопедия социологии

    КОЭФФИЦИЕНТ РАНГОВОЙ КОРРЕЛЯЦИИ КЕНДАЛЛА - англ. соefficient, rank correlation Kendall; нем. Kendalls Rangkorrelationskoeffizient. Коэффициент корреляции, определяющий степень соответствия упорядочения всех пар объектов по двум переменным … Толковый словарь по социологии

    Мера зависимости двух случайных величин (признаков) Xи Y, основанная на ранжировании независимых результатов наблюдений (X1, Y1), . . ., (Xn,Yn). Если ранги значений Xрасположены в естественном порядке i=1, . . ., п,a Ri ранг Y, соответствующий… … Математическая энциклопедия

    Коэффициент корреляции - (Correlation coefficient) Коэффициент корреляции это статистический показатель зависимости двух случайных величин Определение коэффициента корреляции, виды коэффициентов корреляции, свойства коэффициента корреляции, вычисление и применение… … Энциклопедия инвестора

    Зависимость между случайными величинами, не имеющая, вообще говоря, строго функционального характера. В отличие от функциональной зависимости К., как правило, рассматривается тогда, когда одна из величин зависит не только от данной другой, но и… … Математическая энциклопедия

    Корреляция (корреляционная зависимость) статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми). При этом изменения значений одной или… … Википедия

    Корреляция - (Correlation) Корреляция это статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин Понятие корреляции, виды корреляции, коэффициент корреляции, корреляционный анализ, корреляция цен, корреляция валютных пар на Форекс Содержание… … Энциклопедия инвестора

    Принято считать, что начало С. м. в. или, как ее часто называют, статистике «малых п», было положено в первом десятилетии XX века публикацией работы У. Госсета, в к рой он поместил t распределение, постулированное получившим чуть позже мировую… … Психологическая энциклопедия

    Морис Кендалл Sir Maurice George Kendall Дата рождения: 6 сентября 1907(1907 09 06) Место рождения: Кеттеринг, Великобритания Дата смерти … Википедия

    Прогноз - (Forecast) Определение прогноза, задачи и принципы прогнозирования Определение прогноза, задачи и принципы прогнозирования, методы прогнозирования Содержание Содержание Определение Основные понятия прогностики Задачи и принципы прогнозирования… … Энциклопедия инвестора

© 2024 Windows. Программы. Железо. Интернет. Полезно знать