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Calcolo coefficiente di correlazione

La r di Pearson dai tuoi dati, esatta come radicale, con la sua forza e il procedimento dietro.

Di Nethanel Bar, Cofondatore e CEO

Ultimo aggiornamento

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r misura quanto i punti seguono una linea retta

Il coefficiente di correlazione r è un solo numero tra -1 e 1. Il segno indica la direzione dell'andamento: positivo quando y tende a salire al crescere di x, negativo quando tende a scendere. Il valore assoluto indica quanto i punti stanno stretti attorno a una retta: 1 o -1 quando ogni punto sta su un'unica retta, 0 quando non c'è alcun andamento rettilineo. Non ha unità di misura, quindi non cambia se misuri x in centimetri invece che in metri.

Il calcolo è quello che ti chiede di mostrare un corso di statistica. Costruisci una tabella con x, y, xy, x² e y², somma ogni colonna e inserisci le somme in r = (nΣxy meno ΣxΣy) diviso la radice quadrata di (nΣx² meno (Σx)²) per (nΣy² meno (Σy)²). Questa pagina stampa quella tabella e la formula compilata sotto la risposta, così il numero arriva con il suo procedimento.

La risposta è esatta. Il quadrato di r è sempre una frazione sui dati che puoi scrivere, quindi r stesso è la radice quadrata di una frazione con un segno davanti, ed è proprio ciò che stampa questa pagina: √15/5 per l'insieme classico dei libri invece di 0.77, che ne sono solo due cifre. Il decimale sta accanto al radicale, e l'etichetta di forza lo legge rispetto alle soglie indicate più sotto.

Come leggere r

  • Il segno è la direzione e il valore assoluto è la forza. r = -0.95 è una relazione più forte di r = 0.6; semplicemente va nell'altro verso.
  • Questa pagina chiama forte un |r| da 0.7 in su, moderato da 0.4 a 0.7, debole da 0.1 a 0.4 e sotto 0.1 assenza di correlazione lineare. È una convenzione diffusa, non una regola; ogni disciplina fissa le proprie soglie.
  • r² è la quota della variabilità di y spiegata dalla retta di regressione. r = √15/5 dà r² = 0.6: la retta spiega il 60% della variabilità.
  • r misura solo relazioni rettilinee. Punti che stanno esattamente su y = x² da x = -2 a 2 hanno r = 0.
  • Un solo valore anomalo può cambiare completamente r. Aggiungi il punto (10, 0) all'insieme classico e r passa da circa 0.7746 a circa -0.5529.
  • r non cambia se riscali una delle due variabili o scambi x con y. La retta di regressione invece cambia quando le scambi; r no.

Come calcolare a mano il coefficiente di correlazione

  1. Costruisci la tabella delle somme

    Per ogni punto scrivi x, y, xy, x² e y², poi somma ogni colonna e conta i punti. Per x = 1, 2, 3, 4, 5 e y = 2, 4, 5, 4, 5 si ottiene n = 5, Σx = 15, Σy = 20, Σxy = 66, Σx² = 55 e Σy² = 86.

  2. Calcola il numeratore

    nΣxy meno ΣxΣy = 5 × 66 meno 15 × 20 = 30. Il suo segno è il segno di r.

  3. Calcola le due parentesi al denominatore

    nΣx² meno (Σx)² = 275 meno 225 = 50, e nΣy² meno (Σy)² = 430 meno 400 = 30. Sono sempre entrambe positive, a meno che tutte le x o tutte le y siano uguali.

  4. Dividi e semplifica

    r = 30 / √(50 × 30) = 30 / √1500 = 30 / (10√15) = √15/5. Come decimale è circa 0.7746, una correlazione positiva forte.

Leggere r a colpo d'occhio

Le etichette sono quelle che stampa questo calcolatore. r² è r moltiplicato per sé stesso, quindi il segno sparisce.

rEtichettar²Come appare il grafico a dispersione
1positiva perfetta1Tutti i punti su un'unica retta che sale
0.9positiva forte0.81Una fascia stretta che sale verso destra
0.7positiva forte0.49Una chiara fascia in salita con un po' di dispersione
0.5positiva moderata0.25Un andamento in salita con molta dispersione
0.2positiva debole0.04Un'inclinazione che senza il numero non noteresti
0.05assenza di correlazione lineare0.0025Una nuvola informe, oppure una curva
-0.8negativa forte0.64Una chiara fascia che scende verso destra
-1negativa perfetta1Tutti i punti su un'unica retta che scende

Esempi svolti

L'insieme classico dei libri

plain
x: 1, 2, 3, 4, 5; y: 2, 4, 5, 4, 5

Il numeratore della formula è 30 e le parentesi al denominatore sono 50 e 30, quindi r = 30 / √1500 = √15/5, circa 0.7746. r² = 0.6 esatto. L'etichetta è positiva forte, e la retta di regressione è y = 0.6x + 2.2.

Una correlazione negativa forte

plain
x: 1, 2, 3, 4, 5, 6; y: 10, 8, 9, 5, 4, 2

Il numeratore è -168 e le parentesi sono 105 e 296, quindi r = -168 / √31080 = -2√7770/185, circa -0.9529. r² = 168/185, circa 0.9081. Quando x sale, y scende in modo affidabile; l'unico punto che rompe lo schema, (3, 9), non basta a indebolirla molto.

Una correlazione debole

plain
x: 1, 2, 3, 4, 5; y: 3, 1, 4, 1, 5

r = √2/4, circa 0.3536, e r² = 0.125, quindi una retta spiega un ottavo della variabilità di y. L'etichetta è positiva debole: c'è un'inclinazione verso l'alto, ma un grafico a dispersione mostrerebbe soprattutto rumore.

Una relazione perfetta con r = 0

plain
x: -2, -1, 0, 1, 2; y: 4, 1, 0, 1, 4

Ogni punto sta su y = x², eppure r = 0 esatto. Il numeratore della formula è 5 × 0 meno 0 × 10 = 0: la metà sinistra che scende annulla la metà destra che sale. r misura solo relazioni rettilinee, ed è per questo che il grafico a dispersione viene prima di tutto.

Cosa fa un solo valore anomalo

plain
x: 1, 2, 3, 4, 5, 10; y: 2, 4, 5, 4, 5, 0

È l'insieme classico con un punto in più in (10, 0). r scende da circa 0.7746 a -52√8845/8845, circa -0.5529: quel singolo punto è abbastanza lontano da invertire il segno. Funziona anche nell'altro verso: x da 1 a 5 con y = 3, 1, 4, 1, 5 ha r ≈ 0.3536, e aggiungendo (12, 12) sale a circa 0.9084.

Errori comuni

  • Elevare al quadrato la somma invece di sommare i quadrati. Σx² per x da 1 a 5 è 55; (Σx)² è 225. Confonderli può dare una r maggiore di 1, che è impossibile.
  • Leggere r = 0 come assenza di relazione. Significa assenza di relazione rettilinea; i punti possono comunque stare esattamente su una curva.
  • Prendere una r forte come prova di causa. Due grandezze possono crescere insieme perché una terza le guida entrambe, o per coincidenza.
  • Confrontare i valori di r in base al segno. -0.9 è più forte di 0.6. Confronta i valori assoluti, e leggi il segno a parte come direzione.
  • Citare r senza guardare il grafico. Un solo valore anomalo può invertire il segno, e una curva può nascondersi dietro un valore alto.
  • Arrotondare r e poi elevarlo al quadrato. r ≈ 0.77 dà 0.5929, ma per l'insieme classico r² è esattamente 0.6. Eleva al quadrato il valore esatto.

Domande frequenti sul coefficiente di correlazione

Come si calcola il coefficiente di correlazione?
Costruisci una tabella con x, y, xy, x² e y² per ogni punto e somma ogni colonna. Poi r = (nΣxy meno ΣxΣy) / √((nΣx² meno (Σx)²)(nΣy² meno (Σy)²)). Per x da 1 a 5 e y = 2, 4, 5, 4, 5 si ottiene 30 / √(50 × 30) = √15/5, circa 0.7746. Incolla qui sopra le tue colonne e la pagina compila la formula allo stesso modo.
Quando un coefficiente di correlazione è forte?
Questo calcolatore chiama forte un |r| da 0.7 in su, moderato da 0.4 a 0.7, debole da 0.1 a 0.4, e sotto 0.1 assenza di correlazione lineare. Sono soglie comuni nei libri di testo, non universali: in un laboratorio di fisica 0.9 può essere deludente, mentre nelle scienze sociali 0.4 può essere un risultato notevole.
Qual è la differenza tra r e r al quadrato?
r ha un segno e r² no. r ti dice direzione e forza; r² ti dice la quota della variabilità di y spiegata dalla retta di regressione. r = 0.7746 dà r² = 0.6, cioè la retta spiega il 60% della variabilità e lascia il 40% come dispersione.
Il coefficiente di correlazione può essere maggiore di 1?
No. r sta sempre tra -1 e 1 e raggiunge uno dei due estremi solo quando tutti i punti stanno su un'unica retta. Un risultato sopra 1 significa che una somma è sbagliata, quasi sempre Σx² calcolata come (Σx)².
Una correlazione alta significa che una cosa causa l'altra?
No. Significa che le due si muovono insieme in questi dati. Un terzo fattore può guidarle entrambe, come il caldo fa salire sia le vendite di gelati sia gli incidenti in piscina, oppure la causa può andare nel verso opposto. Per dimostrare una causa servono un esperimento o un ragionamento sul meccanismo.
È la correlazione di Pearson o quella di Spearman?
È la r di Pearson, il coefficiente di correlazione più comune, che misura quanto bene una retta si adatta ai valori stessi. Il coefficiente di Spearman applica la stessa formula ai ranghi dei valori, il che gli fa misurare qualsiasi relazione costantemente crescente o decrescente e lo rende meno sensibile ai valori anomali.
Perché r è mostrato come radice quadrata?
Perché quello è il suo valore esatto. r² è sempre una frazione sui dati che puoi scrivere, quindi r è la radice quadrata di quella frazione con un segno: √15/5 per l'insieme classico. Il decimale 0.7746 è stampato accanto come approssimazione, ed è quello che legge l'etichetta di forza.
Quanti punti servono?
Qui almeno tre. Con due punti r vale sempre 1 o -1, perché per due punti passa sempre una retta, quindi il numero non dice nulla sui dati. Anche con pochi punti r può oscillare molto, quindi tratta una r calcolata su cinque punti come una lettura approssimativa.

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