計算ツール

xy
153.0235.06
265.8151.35
313.830.16
420.2939.45
540.2140.39
651.7353.54
752.4658.33
831.1528.88
939.5436.91
1030.4624.75
1145.0552.28
1232.2136.22
1333.7125.85
1441.537.64
1555.8150.55
1652.0545.91
1767.3473.99
1830.8336.75
1988.0985.82
2034.3952.80
2138.3649.63
2213.9810.02
2352.0749.95
24-5.75-11.38
2515.376.64
2648.1649.75
2775.6375.54
2837.9528.79
2964.3973.38
3068.4267.71
3160.7961.50
3255.4967.20
33-1.433.14
340.69-2.68
3580.3878.72
3626.2128.87
3753.0228.51
単回帰直線 : y= 0.00x + 0.00
00.050.1xx00.050.1yy
X-Y
ピアソンの相関係数
スピアマンの相関係数
単回帰直線
y =  x - 
決定係数

この計算ツールでは、データ列間の相関値(相関係数)が算出できます。 スプレッドシートにデータ列を記入することで、テーブルに相関係数が表示され、データの散布図とフィッティング直線がグラフに表示されます。

スプレッドシートについて

解析するデータ列を記入してください。 スプレッドシート上のX列とY列のデータが、それぞれ対応するように xx と yy として扱われます。

グラフについて

グラフ上では、スプレッドシートに入力したデータ列の散布図およびフィッティング直線が表示されます。 グラフの横軸が XX 、縦軸が YY になっています。

テーブルについて

テーブルでは、スプレッドシートに入力したデータ列間の相関係数 およびフィッティング直線の数式と決定係数が表示されます。 表示される相関係数は、ピアソンの相関係数とスピアマンの相関係数の 2種類を表示しています。

相関係数と単回帰分析について

ピアソン、スピアマンの相関係数

相関係数(相関値)は、絶対値が1に近いほど「高い相関」を示し、0に近いほど「低い相関」を示します。 一般的に 0.6 or 0.7以上の場合に「相関あり」とするケースが多いようです。

ここでは、ピアソンの相関係数とスピアマンの相関係数の 2種類を用いています。 ピアソンの相関係数は、データの母集団が正規分布である という仮定の元で使用されます。 ピアソンの相関係数よりも外れ値に強く、 またデータに正規性がなくても使用できます。 データ列が直線関係でなく、単調増加・単調減少の関係性(指数関数や対数関数など)であれば相関関係を算出できますが、 それ以外 (2次関数など) の関係性では、たとえ実際には相関があっても低い相関係数になります。 相関係数の値だけでなく、散布図も必ず確認してください。

ピアソンの相関係数 (Peasonの積率相関係数) は次の式で表されます。

  • xix_i : データ XX の ii 番目の値
  • yiy_i : データ YY の ii 番目の値
  • x‾\overline{x} : データ XX の平均値
  • y‾\overline{y} : データ YY の平均値
  • nn : データ数
r=1n∑in(xi−x‾)×(yi−y‾)1n∑in(xi−x‾)21n∑in(yi−y‾)2r = \dfrac{\dfrac{1}{n}\sum _{i}^{n}\left( x_{i}-\overline{x}\right) \times \left( y_{i}-\overline{y}\right) }{\sqrt{\dfrac{1}{n}\sum _{i}^{n}\left( x_{i}-\overline{x}\right) ^{2}{\dfrac{1}{n}\sum _{i}^{n}\left( y_{i}-\overline{y}\right) ^{2}}}}

スピアマンの相関係数 (Spearmanの順位相関係数) は、 各データの値を順位に変換し、 順位同士でピアソンの相関係数を算出したものになりますが、 次の式が多用されます。

  • DiD_i : xix_i と xix_i の順位の差
  • nn : データ数
ρ=1−6∑inDi2n(n2−1) \rho = 1 - \frac{6 \sum_{i}^{n} D_i^2}{n(n^2 - 1)}

単回帰分析について

ここではデータの関係が直線関係(線形関係)であると仮定しており、 1次関数による線形回帰分析を使用しています。 使用するデータごとに、1次関数によるフィッティングが妥当であるのか の判断が必要なので、ご注意ください。

フィッティング直線は、傾き aa と切片 bb の2つのパラメータによって決まります。 計算式は次の通りです。

  • yiy_i : データ YY の ii 番目の値
  • y‾\overline{y} : データ YY の平均値
a=∑i=1n(yi−yˉ)(xi−xˉ)∑i=1n(xi−xˉ)2b=yˉ−axˉ\begin{align*} a &= \frac{\sum_{i=1}^{n} (y_i - \bar{y})(x_i - \bar{x})}{\sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar{x})^2} \\ b &= \bar{y} - a\bar{x} \end{align*}

決定係数として、ここでは次の式を使用しています。 フィッティング直線が実際のデータにどの程度合致しているのかを示しています。 0に近いほど不一致であり、1に近いほど一致していることを意味します。

  • fif_i : データ YY の ii 番目の推定値 (フィッティング直線の値)
R2=1−∑in(yi−fi)2∑in(yi−y‾)2R^{2}=1-\dfrac{\sum _{i}^{n}\left( y_{i}-f_{i}\right) ^{2}}{\sum _{i}^{n}\left( y_{i}-\overline{y}\right) ^{2}}
\「エクセル分析でここまでできるの?」がわかる/
統計学の基礎から学ぶ Excelデータ分析の全知識

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