Методы выявления и оценки корреляционной связи

Статистическое изучение взаимосвязей (ВЕРСИЯ 1)

Понятие корреляционной зависимости

Один из наиболее общих законов объективного мира – закон всеобщей связи и зависимости между явлениями. Естественно, что, исследуя явления в самых различных областях, статистика неизбежно сталкивается с зависимостями как между количественными, так и между качественными показателями, признаками. Ее задача – обнаружить (выявить) такие зависимости и дать им количественную характеристику.

Среди взаимосвязанных признаков (показателей) одни могут рассматриваться как определенные факторы, влияющие на изменение других (факторные), а вторые (результативные) ­­– как следствие, результат влияния первых.

Существует 2 вида связи между отдельными признаками: функциональная и стохастическая (статистическая), частным случаем которой является корреляционная.

Связь между двумя переменными x и y называется функциональной, если определенному значению переменной x строго соответствует одно или несколько значений другой переменной y, и с изменением значения x значение y меняется строго определенно. Такие связи обычно встречаются в точных науках. Например, известно, что площадь квадрата равна квадрату его стороны (S = a2). Это соотношение характерно для каждого единичного случая (квадрата), это так называемая жестко детерминированная связь.

Существуют и иного рода связи, где взаимно действуют многие факторы, комбинация которых приводит к вариации значений результативного признака (показателя) при одинаковом значении факторного признака. Например, при изучении зависимости величины таможенных платежей, поступающих в федеральный бюджет, от количества товаров, перемещаемых через таможенную границу государства, (или от стоимостного товарооборота) последние будут рассматриваться как факторный признак, а величина таможенных платежей – как результативный.

Там, где взаимодействует множество факторов, в том числе и случайных, выявить зависимости, рассматривая единичный случай, невозможно. Такие связи можно обнаружить только при массовом наблюдении как статистические закономерности[1]. Выявленная таким образом связь именуется стохастической[2].

Корреляционная связь[3] – понятие более узкое, чем стохастическая связь, это ее частный случай. Именно корреляционные связи являются предметом изучения статистики.

Корреляционная связь – это связь, проявляющаяся при большом числе наблюдений в виде определенной зависимости между средним значением результативного признака и признаками-факторами. Другими словами, корреляционную связь условно можно рассматривать как своего рода функциональную связь средней величины одного признака (результативного) со значением другого (или других). При этом, если рассматривается связь средней величины результативного показателя y с одним признаком-фактором x, корреляция называется парной, а если факторных признаков 2 и более (x1, x2, …, xm) – множественной[4].

По характеру изменений x и y в парной корреляции различают прямую и обратную связь. При прямой связи значения обоих признаков изменяются в одном направлении, т.е. с увеличением (уменьшением) значений x увеличиваются (уменьшаются) и значения y. При обратной связи значения факторного и результативного признаков изменяются в разных направлениях.

Изучение корреляционных связей сводится в основном к решению следующих задач:

1) выявление наличия (отсутствия) корреляционной связи между изучаемыми признаками;

2) измерение тесноты связи между двумя (и более) признаками с помощью специальных коэффициентов (эта часть исследования именуется корреляционным анализом);

3) определение уравнения регрессии – математической модели, в которой среднее значение результативного признака у рассматривается как функция одной или нескольких переменных – факторных признаков (эта часть исследования именуется регрессионным анализом).

Общий термин «корреляционно-регрессионный анализ» подразумевает всестороннее исследование корреляционных связей (т.е. решение всех трех задач).

Корреляционно-регрессионный анализ находит широкое применение в статистике. Рассмотрим его практическое применение на примере данных таможенной статистики внешней торговли России в 2006 году – таблица 1.

Таблица 1. Величина внешнеторгового оборота и таможенных платежей

Месяц Оборот, млрд.долл. Платеж, млрд.руб.
Январь 27,068 172,17
Февраль 29,889 200,90
Март 34,444 231,83
Апрель 33,158 232,10
Май 37,755 233,40
Июнь 37,554 236,99
Июль 37,299 246,53
Август 40,370 253,62
Сентябрь 37,909 256,43
Октябрь 38,348 261,89
Ноябрь 39,137 259,36
Декабрь 46,298 278,87

В качестве факторного признака x примем стоимостной внешнеторговый товарооборот в млрд. долл. США, а в качестве результативного признака y – величину таможенных платежей в федеральный бюджет в млрд. руб.

Методы выявления и оценки корреляционной связи

Для выявления наличия и характера корреляционной связи между двумя признаками в статистике используется ряд методов.

1. Рассмотрение параллельных данных (значений x и y в каждой из n единиц). Единицы наблюдения необходимо расположить по возрастанию значений факторного признака х (как в таблице справа) и затем сравнить с ним (визуально) поведение результативного признака у.

В нашей задаче в 6 случаях по мере увеличения значений x увеличиваются и значения y, а в 5 случаях этого не происходит, поэтому затруднительно говорить о прямой связи между х и у.

2. Графический метод – это графическое изображение корреляционной зависимости. Для этого, имея n взаимосвязанных пар значений x и y и пользуясь прямоугольной системой координат, каждую такую пару изображают в виде точки на плоскости с координатами x и y. Совокупность полученных точек представляет собой корреляционное поле (рис. 1), а соединяя последовательно нанесенные точки отрезками, получают ломаную линию, именуемую эмпирической линией регрессии (рис. 2).

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru Рис. 1. Корреляционное поле Рис. 2. Эмпирическая линия регрессии

Визуально анализируя график, можно предположить характер зависимости между признаками x и y. В нашей задаче эмпирическая линия регрессии (рис.2) похожа на восходящую прямую, что позволяет выдвинуть гипотезу о наличии прямой зависимости между величиной стоимостного внешнеторгового товарооборота и величиной таможенных платежей в федеральный бюджет.

3. Метод аналитических группировокиспользуется при большом числе наблюдений для выявления корреляционной связи между двумя количественными признаками. Чтобы выявить наличие корреляционной связи между двумя признаками, проводится группировка единиц совокупности по факторному признаку х и для каждой выделенной группы рассчитывается среднее значение результативного признака Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . Если результативный признак у зависит от факторного х, то в изменении среднего значения Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru будет прослеживаться определенная закономерность. Примером такой группировки могут служить данные об издержках обращения предприятий оптовой торговли с различным товарооборотом (см. табл. 2).

Таблица 2. Условные пример аналитической группировки

Оптовый товарооборот, млн.руб. Количество предприятий Издержки обращения, % к оптовому товарообороту
менее 25 26-50 51-100 101-200 201-500 более 501 46,0 26,5 24,4 23,0 17,6 16,9

В последнем столбце табл. 2 приведены средние величины, рассчитанные на основе индивидуальных данных об издержках отдельных предприятий каждой группы. Данные таблицы 2 свидетельствуют, что чем крупнее товарооборот, тем меньше издержки обращения. Таким образом, с помощью простой аналитической группировки можно выявить наличие зависимости между рассматриваемыми показателями: объемом товарооборота как показателем размера предприятий и средним уровнем издержек обращения.

4. Метод корреляционных таблиц предполагает комбинационное распределение единиц совокупности по двум количественным признакам. Такая таблица строится по типу «шахматной», т.е. в подлежащем (строках) таблицы выделяются группы по факторному признаку х, а в сказуемом (столбцах) – по результативному у (или наоборот), а в клетках таблицы на пересечении х и у показано число случаев совпадения каждого значения х с соответствующим значением у. Общий вид такой таблицы показан на условном распределении 40 единиц по признакам х и у, где х – стаж работы, у – производительность труда (число изделий, вырабатываемых в час одним рабочим) – таблица 3. Среднее значение по группам определяется по средней арифметической взвешенной по серединам группировочных интервалов.

Таблица 3. Условные данные корреляционной таблицы

Значение признака xj Значение признака уi Итого Среднее значение по группам Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru
менее 7,5 7,5-12,5 12,5-17,5 более 17,5
менее 2 2 – 4 4 – 6 6 – 8 – – – – 8,75 12,08 15,31 16,87
Итого 14,00

Как видно из таблицы 3, по мере увеличения значений х итоговые групповые средние Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru тоже увеличиваются от группы к группе, что свидетельствует о том, что между х и у существует корреляционная связь. О наличии и направлении связи можно судить и по «внешнему виду» таблицы, т.е. по расположению в ней частот: если частоты расположены в клетках таблицы беспорядочно, то это чаще всего свидетельствует об отсутствии связи между группировочными признаками (или о незначительной зависимости); если частоты сконцентрированы ближе к одной из диагоналей и центру таблицы, образуя своего рода эллипс, то это почти всегда свидетельствует о наличии зависимости между х и у, близкой к линейной. Расположение по диагонали из верхнего левого угла в нижний правый свидетельствует о прямой линейной связи, а из нижнего левого угла в верхний правый – об обратной.

На основе аналитических группировок и корреляционных таблиц можно не только выявить наличие зависимости между двумя коррелируемыми показателями, но и измерить тесноту этой связи, в частности, с помощью эмпирического корреляционного отношения.

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ,   (1)
Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ,   (2)
Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .   (3)

где m – число групп по факторному признаку х;

k – число групп по результативному признаку у;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – средние значения результативного признака по группам;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – общее среднее значение результативного признака;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – индивидуальные значения результативного признака;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – частота в j-й группе х;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – частота в i-й группе у.

Рассчитаем это отношение для нашего примера (таблица 3):

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =(5*3+10*9+15*21+20*7)/40=14

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =6,19599;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =16,5; Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =0,613.

Полученное значение Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =0,613 позволяет утверждать, что существует заметная связь между стажем работы и производительностью труда.

5. Коэффициент корреляции знаков (Фехнера) – простейший показатель тесноты связи, основанный на сравнении поведения отклонений индивидуальных значений каждого признака (x и y) от своей средней величины. При этом во внимание принимаются не величины отклонений ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ) и ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ), а их знаки («+» или «–»). Определив знаки отклонений от средней величины в каждом ряду, рассматривают все пары знаков и подсчитывают число их совпадений (С) и несовпадений (Н). Тогда коэффициент Фехнера рассчитывается как отношение разности чисел пар совпадений и несовпадений знаков к их сумме, т.е. к общему числу наблюдаемых единиц:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (4)

Очевидно, что если знаки всех отклонений по каждому признаку совпадут, то КФ=1, что характеризует наличие прямой связи. Если все знаки не совпадут, то КФ=–1(обратная связь). Если же åС=åН, то КФ=0. Итак, как и любой показатель тесноты связи, коэффициент Фехнера может принимать значения от 0 до Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru 1. Однако, если КФ=1, то это ни в коей мере нельзя воспринимать как свидетельство функциональной зависимости между х и у.

Средние значения факторного и результативного признаков определяем по формуле средней арифметической простой:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ; Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .

В двух последних столбцах таблицы 4 приведены знаки отклонений каждого х и у от своей средней величины. Число совпадений знаков – 10, а несовпадений – 2, тогда определяем коэффициент корреляции знаков (Фехнера) по формуле (4):

КФ= Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru

Таблица 4. Вспомогательная таблица для расчета коэффициента Фехнера

№ п/п x y x – Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru y – Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru
27,068 172,17
29,889 200,90
33,158 232,10
34,444 231,83
37,299 246,53 + +
37,554 236,99 +
37,755 233,40 +
37,909 256,43 + +
38,348 261,89 + +
39,137 259,36 + +
40,370 253,62 + +
46,298 278,87 + +
Итого 439,229 2864,09    

Обычно такое значение показателя тесноты связи характеризует заметную прямую зависимость между x и y, однако, следует иметь в виду, что поскольку КФ зависит только от знаков и не учитывает величину самих отклонений х и у от их средних величин, то он практически характеризует не столько тесноту связи, сколько ее наличие и направление.

6. Линейный коэффициент корреляции – самый популярный измеритель тесноты линейной связи между двумя количественными признаками x и y. Он основан на предположении, что при полной независимости[5] признаков x и у отклонения значений факторного признака от средней ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ) носят случайный характер и должны случайно сочетаться с различными отклонениями ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ). При наличии значительного перевеса совпадений или несовпадений таких отклонений делается предположение о наличии связи между x и y.

В отличие от КФ в линейном коэффициенте корреляции учитываются не только знаки отклонений от средних величин, но и значения самих отклонений, выраженные для сопоставимости в единицах среднего квадратического отклонения t:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru и Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .

Линейный коэффициент корреляции r представляет собой среднюю величину из произведений нормированных отклонений для x и у:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (5) или Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (6)

Числитель формулы (6), деленный на n, представляющий собой среднее произведение отклонений значений двух признаков от их средних значений, называется коэффициентом ковариации – это мера совместной вариации факторного x и результативного y признаков:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru (7)

Недостатком коэффициента ковариации является то, что он не нормирован, в отличие от линейного коэффициента корреляции. Очевидно, что линейный коэффициент корреляции представляет собой частное от деления ковариации между х и у на произведение их средних квадратических отклонений:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (8)

Путем несложных математических преобразований можно получить и другие модификации формулы линейного коэффициента корреляции, например:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (9) Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (10)

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (11) Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (12)

Линейный коэффициент корреляции может принимать значения от –1 до +1, причем знак определяется в ходе решения. Например, если Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , то r по формуле (9) будет положительным, что характеризует прямую зависимость между х и у, в противном случае (r<0) – обратную связь. Если Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , то r=0, что означает отсутствие линейной зависимости между х и у, а при r=1 – функциональная зависимость между х и у. Следовательно, всякое промежуточное значение r от 0 до 1 характеризует степень приближения корреляционной связи между х и у к функциональной. Существует эмпирическое правило (шкала Чэддока) для оценки тесноты связи, представленное в таблице 5.

Таблица 5. Шкала Чэддока

| r | Теснота связи
менее 0,1 отсутствует линейная связь
0,1 ÷ 0,3 слабая
0,3 ÷ 0,5 умеренная
0,5 ÷ 0,7 заметная
более 0,7 сильная (тесная)

Таким образом, коэффициент корреляции при линейной зависимости служит как мерой тесноты связи, так и показателем, характеризующим степень приближения корреляционной зависимости между х и у к линейной. Поэтому близость значения r к 0 в одних случаях может означать отсутствие связи между х и у, а в других свидетельствовать о том, что зависимость не линейная.

В нашей задаче для расчета r построим вспомогательную таблицу 6.

Таблица 6. Вспомогательные расчеты линейного коэффициента корреляции

№ п/п x y Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru tx ty tx ty Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru xy
27,068 172,17 90,905 4422,804 -1,993 -2,408 4,799 634,078 4660,298
29,889 200,90 45,070 1426,888 -1,403 -1,368 1,919 253,594 6004,700
33,158 232,10 11,864 43,220 -0,720 -0,238 0,171 22,644 7695,972
34,444 231,83 4,659 46,843 -0,451 -0,248 0,112 14,773 7985,153
37,299 246,53 0,485 61,714 0,146 0,284 0,041 5,472 9195,322
37,554 236,99 0,906 2,836 0,199 -0,061 -0,012 -1,603 8899,922
37,755 233,40 1,328 27,817 0,241 -0,191 -0,046 -6,079 8812,017
37,909 256,43 1,707 315,270 0,273 0,643 0,176 23,199 9721,005
38,348 261,89 3,047 538,975 0,365 0,841 0,307 40,525 10042,958
39,137 259,36 6,424 427,904 0,530 0,749 0,397 52,430 10150,572
40,37 253,62 14,195 223,378 0,788 0,541 0,426 56,310 10238,639
46,298 278,87 94,004 1615,705 2,027 1,455 2,950 389,722 12911,123
Итого 439,229 2864,09 274,594 9153,353     11,241 1485,066 106317,681

В нашей задаче: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 4,784; Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 27,618.

Тогда линейный коэффициент корреляции по формуле (5): r = 11,241/12 = 0,937.

Аналогичный результат получаем по формуле (6): r = 1485,066/(12*4,784*27,618) = 0,937

Или по формуле (9): r = (106317,681/12 – 36,602*238,674) / (4,784*27,618) = 0,937,

Найденное значение свидетельствует о том, что связь между величиной стоимостного внешнеторгового товарооборота и величиной таможенных платежей в федеральный бюджет очень близка к функциональной (сильная по шкале Чэддока).

Проверка коэффициента корреляции на значимость (существенность). Интерпретируя значение коэффициента корреляции, следует иметь в виду, что он рассчитан для ограниченного числа наблюдений и подвержен случайным колебаниям, как и сами значения x и y, на основе которых он рассчитан. Другими словами, как любой выборочный показатель, он содержит случайную ошибку и не всегда однозначно отражает действительно реальную связь между изучаемыми показателями. Для того, чтобы оценить существенность (значимость) самого r и, соответственно, реальность измеряемой связи между х и у, необходимо рассчитать среднюю квадратическую ошибку коэффициента корреляции σr. Оценка существенности (значимости) r основана на сопоставлении значения r с его средней квадратической ошибкой: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .

Существуют некоторые особенности расчета σr в зависимости от числа наблюдений (объема выборки) – n.

1. Если число наблюдений достаточно велико (n>30), то σr рассчитывается по формуле (13):

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (13)

Обычно, если Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru >3, то r считается значимым (существенным), а связь – реальной. Задавшись определенной вероятностью, можно определить доверительные пределы (границы) r = ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ), где t – коэффициент доверия, рассчитываемый по интегралу Лапласа (см. Приложение 1).

2. Если число наблюдений небольшое (n<30), то σr рассчитывается по формуле (14):

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (14)

а значимость r проверяется на основе t-критерия Стьюдента, для чего определяется расчетное значение критерия по формуле (15) и сопоставляется c tТАБЛ.

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (15)

Табличное значение tТАБЛ находится по таблице распределения t-критерия Стьюдента (см. Приложение 2) при уровне значимости α=1-β и числе степеней свободы ν=n–2. Если tРАСЧ> tТАБЛ ,то r считается значимым, а связь между х и у – реальной. В противном случае (tРАСЧ< tТАБЛ) считается, что связь между х и у отсутствует, и значение r, отличное от нуля, получено случайно.

В нашей задаче число наблюдений небольшое, значит, оценивать существенность (значимость) линейного коэффициента корреляции будем по формулам (14) и (15):

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 0,349/3,162 = 0,110;

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 0,937/0,110 = 8,482.

Из приложения 2 видно, что при числе степеней свободы ν = 12 – 2 = 10 (в 10-й строке) и вероятности β = 95% (уровень значимости α =1 – β = 0,05) tтабл=2,2281, а при вероятности 99% (α=0,01) tтабл=3,169, значит, tРАСЧ > tТАБЛ, что дает возможность считать линейный коэффициент корреляции r = 0,937 значимым.

7. Подбор уравнения регрессии[6] представляет собой математическое описание изменения взаимно коррелируемых величин по эмпирическим (фактическим) данным. Уравнение регрессии должно определить, каким будет среднее значение результативного признака у при том или ином значении факторного признака х, если остальные факторы, влияющие на у и не связанные с х, не учитывать, т.е. абстрагироваться от них. Другими словами, уравнение регрессии можно рассматривать как вероятностную гипотетическую функциональную связь величины результативного признака у со значениями факторного признака х.

Уравнение регрессии можно также назвать теоретической линией регрессии. Рассчитанные по уравнению регрессии значения результативного признака называются теоретическими.Они обычно обозначаются Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru или Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru (читается: «игрек, выравненный по х») и рассматриваются как функция от х, т.е. Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = f(x).

Найти в каждом конкретном случае тип функции, с помощью которой можно наиболее адекватно отразить ту или иную зависимость между признаками х и у, — одна из основных задач регрессионного анализа. Выбор теоретической линии регрессии часто обусловлен формой эмпирической линии регрессии; теоретическая линия как бы сглаживает изломы эмпирической линии регрессии. Кроме того, необходимо учитывать природу изучаемых показателей и специфику их взаимосвязей.

Для аналитической связи между х и у могут использоваться виды уравнений, приведенные в таблице (при условии замены t на x). Обычно зависимость, выражаемую уравнением прямой, называют линейной (или прямолинейной), а все остальные — криволинейными зависимостями.

Выбрав тип функции по эмпирическим данным определяют параметры уравнения. При этом отыскиваемые параметры должны быть такими, при которых рассчитанные по уравнению теоретические значения результативного признака Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru были бы максимально близки к эмпирическим данным.

Существует несколько методов нахождения параметров уравнения регрессии. Наиболее часто используется метод наименьших квадратов (МНК). Его суть заключается в следующем требовании: искомые теоретические значения результативного признака Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru должны быть такими, при которых бы обеспечивалась минимальная сумма квадратов их отклонений от эмпирических значений, т.е.

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .

Поставив данное условие, легко определить, при каких значениях a0, a1 и т.д. для каждой аналитической кривой эта сумма квадратов отклонений будет минимальной. Данный метод уже использовался нами в теме 6 «Статистическое изучение динамики ВЭД», поэтому, воспользуемся формулой для нахождения параметров теоретической линии регрессии, заменив параметр t на x:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru (16)

Выразив из первого уравнения системы (16) a0, получим[7]:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (17)

Подставив (17) во второе уравнение системы (16), затем разделив обе его части на n, получим:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (18)

Применяя 3 раза формулу средней арифметической, получим:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (19)

Раскрыв скобки и перенеся члены без a1 в правую часть уравнения, выразим a1:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (20)

Параметр a1 в уравнении линейной регрессии называется коэффициентом регрессии, который показывает на сколько изменяется значение результативного признака y при изменении факторного признака x на единицу.

Исходные данные и расчеты для нашего примера представим в таблице 7.

Таблица 7. Вспомогательные расчеты для нахождения уравнения регрессии

№ п/п x y x2 xy Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru
27,068 172,17 732,677 4660,298 187,124 223,612 2657,453
29,889 200,90 893,352 6004,700 202,377 2,181 1317,497
33,158 232,10 1099,453 7695,972 220,052 145,147 346,774
34,444 231,83 1186,389 7985,153 227,006 23,274 136,153
37,299 246,53 1391,215 9195,322 242,443 16,706 14,202
37,554 236,99 1410,303 8899,922 243,821 46,669 26,495
37,755 233,40 1425,440 8812,017 244,908 132,441 38,864
37,909 256,43 1437,092 9721,005 245,741 114,256 49,940
38,348 261,89 1470,569 10042,958 248,115 189,761 89,122
39,137 259,36 1531,705 10150,572 252,381 48,710 187,871
40,370 253,62 1629,737 10238,639 259,048 29,459 415,076
46,298 278,87 2143,505 12911,123 291,100 149,580 2748,498
Итого 439,229 2864,09 16351,437 106317,681 2864,115 1121,795 8027,945

По формуле (20): Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 5,407.

По формуле (17): a0 = 238,674 – 5,407*36,602 = 40,767.

Отсюда получаем уравнение регрессии: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =40,767+5,407x, подставляя в которое вместо x эмпирические значения факторного признака (2-й столбец таблицы 7), получаем выравненные по прямой линии теоретические значения результативного признака Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru (6-й столбец таблицы 7)[8]. Для иллюстрации различий между эмпирическими и теоретическими линиями регрессии построим график.

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru

Рис. 3. График эмпирической и теоретической линий регрессии

Из рисунка 3 видно, что небольшие различия между эмпирической и теоретической линиями регрессии существуют, поэтому необходимо оценить существенность коэффициента регрессии и уравнения связи, для чего определяют среднюю ошибку параметров уравнения регрессии и сравнивают их с этой ошибкой.

Расчет ошибок параметров уравнения регрессии основан на использовании остаточной дисперсии, характеризующей расхождение (отклонение) между эмпирическими и теоретическими значениями результативного признака. Для линейного уравнения регрессии ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru ) средние ошибки параметров a1 и a2 определяются по формулам (21) и (22) соответственно:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (21) Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (22) Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (23)

Значимость параметров проверяется путем сопоставления его значения со средней ошибкой. Обозначим это соотношение как t:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (24)

При большом числе наблюдений (n>30) параметр ai считается значимым, если Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru >3.

Если выборка малая (n<30), то значимость параметра ai проверяется путем сравнения с табличным значения t-критерия Стьюдента при числе степеней свободы ν=n-2 и заданном уровне значимости α (Приложение 2). Если рассчитанное по формуле (24) значение больше табличного, то параметр считается значимым.

В нашем примере по формуле (23): Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 9,669.

Находим среднюю ошибку параметра a0 по формуле (21): Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 3,06.

Теперь находим среднюю ошибку параметра a1 по формуле (22): Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =0,639.

Теперь по формуле (24) для параметра a0: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =13,3.

И по той же формуле для параметра a1: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru =8,46.

Так как выборка малая, то задавшись стандартной значимостью α=0,05 находим в 10-й строке Приложения 2 табличное значение tα=2,23, которое значительно меньше полученных значений 13,3 и 8,46, что свидетельствует о значимости обоих параметров уравнения регрессии.

Наряду с проверкой значимости отдельных параметров осуществляется проверка значимости уравнения регрессии в целом или, что то же самое, проверка адекватности модели с помощью критерия Фишера по Приложению 4. Данный метод уже использовался нами для проверки адекватности уравнения тренда в предыдущей теме, поэтому воспользовавшись формулой в нашем примере получим[9]: Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru

Сравнивая расчетное значение критерия Фишера Fр = 71,56 с табличным Fт = 4,96, определяемое по Приложению 4 при числе степеней свободы ν1 = k – 1 = 2 –1 = 1 и ν2 = n – k = 12 – 2 = 10 (т.е. 1-й столбец и 10-я строка) и стандартном уровне значимости α=0,05, можно сделать вывод, что уравнение регрессии значимо.

8. Коэффициент эластичности показывает, на сколько процентов изменяется в среднем результативный признак y при изменении факторного признака x на 1%. Он рассчитывается на основе уравнения регрессии:

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru , (25)

где Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru – первая производная уравнения регрессии y по x.

Коэффициент эластичности – величина переменная, т.е. изменяется с изменением значений фактора x. Так, для линейной зависимости Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru :

Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru . (26)

Применительно к рассмотренному уравнению регрессии, выражающему зависимость величины таможенных платежей в федеральный бюджет от величины стоимостного внешнеторгового оборота ( Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru = 40,767 + 5,407x), коэффициент эластичности по формуле (26): Методы выявления и оценки корреляционной связи - student2.ru .

Наши рекомендации