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相关系数

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月8日 (四) 18:43的版本 (补充100篇数学词条、教学配图与学习路径)
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皮尔逊相关系数把协方差除以两个标准差: ρX,Y=Cov⁡(X,Y)σXσY, 其中 0<σX,σY<∞。因此它没有单位,且由柯西不等式可知 −1≤ρ≤1。取值接近 1 表示强正线性关联,接近 −1 表示强负线性关联。

界限与等号

令 U=(X−EX)/σX、V=(Y−EY)/σY,则 E[U2]=E[V2]=1,ρ=E[UV]。对平方可得 0≤E[(U∓V)2]=2∓2ρ,于是 |ρ|≤1。若 ρ=1,则 E[(U−V)2]=0,即几乎必然 V=U,两变量存在正斜率的精确线性关系;ρ=−1 类似。

相关为零并不意味着无关系

让 X 在 {−1,0,1} 上等可能,Y=X2。由对称性 EX=EX3=0,故 ρ=0,但 Y 仍由 X 确定。散点图会呈 U 形,线性相关为零却有确定的非线性关系。相关系数也不能单凭数值说明因果。

样本相关系数以样本均值和样本标准差代替总体参数,受离群点影响可能很大。读数前宜先看散点图、样本量和数据生成机制。

参考资料