Przejdź do treści

Kalkulator kowariancji

Wklej sparowane wartości x i y, a otrzymasz kowariancję próbkową (dzieląc przez n − 1) i kowariancję populacyjną (dzieląc przez n), wraz z tabelą każdego odchylenia i iloczynu. Kalkulator wyjaśnia, co mówi znak, dlaczego wielkości kowariancji trudno odczytać samodzielnie, i podaje obok współczynnik r Pearsona.

Dane wejściowe

0 wartości

0 wartości

Wpisz co najmniej dwie pary (x, y), aby obliczyć kowariancję.

Jak korzystać z kalkulatora kowariancji

  1. 1. Wpisz pary. Wpisz wartości x i wartości y jako dwie listy w tej samej kolejności albo przełącz się na jedną parę „x, y” w wierszu. Ten tryb wygodnie działa przy wklejaniu dwóch kolumn z arkusza kalkulacyjnego.
  2. 2. Sprawdź liczbę. Obie listy muszą mieć tę samą liczbę wartości; każde x jest sparowane z y na tej samej pozycji.
  3. 3. Odczytaj obie kowariancje. Użyj kowariancji próbkowej, gdy Twoje dane są próbą z większej populacji, czyli typowym przypadkiem w badaniach, a kowariancji populacyjnej, gdy Twoje pary stanowią całą populację.
  4. 4. Prześledź tabelę. Każdy wiersz pokazuje dwa odchylenia od średnich i ich iloczyn; iloczyny sumują się do licznika wzoru.

Wzór na kowariancję

Kowariancja mierzy, czy dwie zmienne zmieniają się razem. Dla każdej pary bierzemy, jak daleko x leży od swojej średniej, i jak daleko y leży od swojej średniej, po czym mnożymy. Iloczyn jest dodatni, gdy oba leżą powyżej swoich średnich albo oba poniżej, a ujemny, gdy jedno leży powyżej, a drugie poniżej. Uśrednienie iloczynów daje kowariancję:

Próbkowa

sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) ÷ (n − 1)

Populacyjna

σxy = Σ(x − μx)(y − μy) ÷ N

Wersja próbkowa dzieli przez n − 1 z tego samego powodu co wariancja próbkowa: odchylenia od średnich z próby są nieco zbyt małe, a n − 1 to koryguje. Kowariancja zmiennej z samą sobą to jej wariancja.

Przykład krok po kroku

Pięciu studentów podaje liczbę godzin powtórek (x) i wynik z egzaminu (y). Średnie wynoszą x̄ = 6 godzin i ȳ = 75 punktów:

x (godziny)y (wynik)x − x̄y − ȳ(x − x̄)(y − ȳ)
265−4−1040
470−2−510
6720−30
8812612
108741248

Suma iloczynów: 110.

Kowariancja próbkowa = 110 ÷ (5 − 1) = 27,5; kowariancja populacyjna = 110 ÷ 5 = 22. Każdy iloczyn jest zerowy lub dodatni, więc znak jest wyraźnie dodatni: studenci, którzy więcej powtarzali, osiągali lepsze wyniki. Podzielenie kowariancji przez wariancję x, czyli 10, daje też współczynnik kierunkowy prostej regresji: 2,75 punktu za każdą dodatkową godzinę.

Dlaczego wielkość kowariancji trudno zinterpretować

Kowariancja wyraża się w jednostkach x razy jednostkach y, tutaj w godzino-punktach. Zapisz czas powtórek w minutach zamiast w godzinach, a kowariancja skoczy z 27,5 do 1650, mimo że związek się nie zmienił. Znak kowariancji ma więc znaczenie, ale jej wielkość nie mówi, czy związek jest silny, czy słaby, i nie da się porównywać kowariancji z różnych badań o różnych jednostkach.

Korelacja to naprawia, dzieląc przez obydwa odchylenia standardowe: r = sxy ÷ (sx × sy) = 27,5 ÷ (3,1623 × 8,86) ≈ 0,98, tak samo w godzinach, jak i w minutach. Gdy chcesz powiedzieć, jak silnie dwie zmienne są ze sobą związane, podaj r. Kalkulator korelacji podaje go wraz z interpretacją. Kowariancję zachowaj dla wzorów, które jej potrzebują, takich jak współczynniki regresji czy wariancja portfela.

Najczęstsze pytania

Co mówi kowariancja?
Mówi o kierunku liniowego związku między dwiema zmiennymi. Dodatnia kowariancja oznacza, że zmienne zwykle rosną razem, ujemna, że jedna maleje, gdy druga rośnie, a wartość bliska zeru oznacza brak wzorca liniowego. Jej wielkość zależy od jednostek, więc nie mierzy siły związku.
Czym różni się kowariancja od korelacji?
Korelacja to kowariancja przeskalowana przez dwa odchylenia standardowe, co czyni ją bezjednostkową i zamyka w przedziale od −1 do +1. Kowariancja ma ten sam znak co korelacja, ale może mieć dowolną wielkość, więc tylko korelacją można porównywać zbiory danych lub oceniać, czy związek jest słaby, czy silny.
Której kowariancji użyć: próbkowej czy populacyjnej?
Kowariancji próbkowej, dzielącej przez n − 1, gdy Twoje dane są próbą i chcesz oszacować związek w większej populacji, czyli niemal zawsze w badaniach. Kowariancji populacyjnej, dzielącej przez n, tylko wtedy, gdy masz całą populację. Funkcje COVARIANCE.S i COVARIANCE.P w Excelu odpowiadają tym samym wariantom.
Czy kowariancja może być ujemna?
Tak. Ujemna kowariancja oznacza, że powyżej średnich wartości jednej zmiennej zwykle występują z poniżej średnimi wartościami drugiej, na przykład godziny spędzone przed ekranem i godziny snu. Nie ma dolnej ani górnej granicy jej wielkości.
Czy zerowa kowariancja oznacza, że zmienne są niezależne?
Nie. Zerowa kowariancja oznacza brak związku liniowego. Zmienne mogą być silnie powiązane w sposób krzywoliniowy (y = x² w przedziale symetrycznym wokół zera to klasyczny przykład) i mimo to mieć kowariancję dokładnie zero. Zmienne niezależne zawsze mają kowariancję zero.
Jak kowariancja wiąże się ze współczynnikiem kierunkowym regresji?
Współczynnik kierunkowy najmniejszych kwadratów y względem x to kowariancja podzielona przez wariancję x: b = kowariancja(x, y) ÷ wariancja(x). W przykładzie to 27,5 ÷ 10 = 2,75 punktu za godzinę, czyli ten sam współczynnik, który podaje Kalkulator regresji liniowej dla tych danych.

Powiązane narzędzia

Więcej z kategorii Kalkulatory statystyczne