Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
08_lb_AD.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.39 Mб
Скачать

Лабораторна робота 2. Кореляційний аналіз

2.1 Мета роботи – для заданої багатовимірної сукупності даних виявити наявність або відсутність кореляційного зв’язку, виявити силу та значимість кореляційного зв’язку.

2.2 Завдання та теоретична частина

2.2.1 Наявні результати спостережень протягом 40 діб за показниками природного водойму:

  • Х1 – температура, С

  • Х2 – вміст хлоридів, гм-3,

  • Х3 – вміст загального азоту, гм-3,

  • Х4 – хімічне споживання кисню, гм-3

  • Х5 – концентрація синьо-зелених водоростей, 1/см3,

  • Х6 – концентрація Е.coli, 1/см3,

  • Х7 – вміст фосфатів, гм-3,

  • Х8 – вміст фенолів, мгм-3

  • Х9 – вміст сульфатів, мгм-3.

Необхідно виявити наявність кореляцій між цими величинами, парні і множні.

2.2.2 Теоретична частина міститься у розділі 3 лекційного курсу. Для виконання роботи необхідно проробити матеріал, виписати розрахункові формули і алгоритми.

2.3 Приклад виконання завдання

2.3.1 Вхідні дані для розрахунків наведено у таблиці 2.1.

2.3.2 Вхідні дані переносимо на робочий аркуш Excel

Таблиця 2.1 – Вхідні дані

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х7

Х8

Х9

1

25

242

57

442

504

838

59

14

213

2

21

125

47

416

462

720

98

40

71

3

25

177

75

417

466

856

81

82

179

4

20

134

30

286

341

642

46

39

165

5

20

220

114

485

467

941

35

79

174

6

22

233

83

438

499

886

54

42

157

7

23

208

82

449

543

864

57

38

21

8

23

135

72

417

439

858

26

39

54

9

23

147

69

451

470

840

54

43

132

10

22

240

29

328

386

633

81

77

145

11

22

118

137

531

552

1107

57

49

99

12

22

235

128

508

538

1063

30

42

80

13

21

223

87

461

500

829

80

64

230

14

22

150

62

394

427

818

58

61

223

15

23

220

135

607

638

1065

93

56

150

16

22

181

107

462

479

946

47

74

119

17

23

102

71

444

490

885

60

33

188

18

22

167

104

461

521

907

99

88

159

19

21

250

33

338

436

690

98

40

180

20

23

179

84

443

505

837

75

84

108

21

24

179

49

438

438

764

34

50

188

22

21

217

64

404

449

757

90

96

138

23

20

240

79

404

442

803

45

61

232

24

21

234

144

569

611

1058

98

87

121

25

25

189

121

569

607

1058

54

55

165

26

23

122

96

473

523

914

80

97

61

27

23

178

139

562

613

1089

71

69

232

28

21

134

141

500

539

1050

29

95

149

29

20

138

92

458

478

794

85

87

216

Продовження таблиці 2.1

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х7

Х8

Х9

30

20

203

146

554

592

1098

51

44

140

31

24

185

120

574

621

1071

90

68

13

32

24

113

26

392

467

714

53

11

32

33

25

240

103

441

512

988

47

72

26

34

25

169

40

402

489

752

81

23

233

35

22

172

93

495

481

896

65

81

206

36

24

240

145

614

652

1148

82

38

244

37

25

231

44

399

441

738

59

89

160

38

25

213

103

505

540

1015

46

40

101

39

24

212

88

505

573

952

84

22

127

40

25

152

50

462

485

806

61

37

89

2.3.3 Розраховуємо кореляційну матрицю ( у формі нижньої трикутної матриці) за допомогою програми “Пакет аналіза – Корреляция”. Надаємо границі комірок і позначення рядків та стовпців.

2.3.4 Розраховуємо критичне значення модуля коефіцієнта кореляції:

а) Задаємо рівень значимості  і кількість ступенів воли k по формулі :

k = n-2 (2.1) (2.1)

де n – кількість точок.

б) За допомогою статистичної функції СТЬЮДРАСПОБР() розраховуємо t – критерій при заданих рівні значимості і кількості ступенів волі.

в) Для знаходження критичного значення r розв’язуємо рівняння для критичної точки:

. (2.2)

Для цього перепишемо його у виді:

. (2.3)

Для рішення використовуємо програму Excel “Подбор параметра”

Результаті розрахунку оформляємо у виді таблиці (рис. 2.1).

г) Виділяємо і вказуємо значимі коефіцієнти парної кореляції.

Як випливає з результатів, наявні такі значимі кореляції:

між Х3 та Х4 (r = 0,884)

між Х4 та Х5 (r = 0,940)

між Х3 та Х5 (r = 0,820)

між Х4 та Х6 (r = 0,918)

між Х3 та Х6 (r = 0,953)

між Х5 та Х6 (r = 0,879)

Рисунок 2.1

2.3.5 Будуємо точкові графіки кореляційних полів, переконуємося, що в усіх випадках спостерігається групування точок навколо прямих. Оскільки кореляція відображає силу лінійного зв’язку між перемінними, з наявності кореляції між Х3 та Х456 (рис. 2.2) випливає наявність кореляції між Х4 та Х56, а також між Х5 та Х6

Рисунок 2.2 – Кореляції між Х3 та Х456

2.3.6 Побудова частинних коефіцієнтів кореляції.

Розрахункова формула (для перемінних i та j):

, (2.4)

(k  {i,j})

де Rij – алгебраїчне доповнення елемента ij у кореляційній матриці.

Порядок проведення розрахунків:

б) Доповнити нижню трикутну кореляційну матрицю до повної квадратної матриці (наприклад, копіюванням у верхню частину симетричних елементів з піддіагональної частини)

в) Для кожної з пар елементів (i,j):

1) Копіюємо кореляційну матрицю, вирізаємо з неї і-тий рядок та j-й стовпець, розраховуємо одержаний визначник меншого розміру

2) Проводимо аналогічно розрахунки з матрицями і,і та j,j.

3) Розраховуємо частинні коефіцієнти кореляції по формулі (2.4)

4) Результати поміщуємо у таблицю (матрицю)

Примітка. Оскільки така таблиця симетрична відносно головної діагоналі, то при розрахунках можна обмежитися тільки верхньою частиною.

Для створення таблиці бажано створити макрос, якій б розраховував алгебраїчні доповнення.

2.3.7 Порівняльні результати. Порівняємо між собою кореляційну матрицю і матрицю частинних кореляцій (таблиці 2.2 і 2.3). З порівняння випливає, що ті парні кореляції, що були значимі у першому випадку, не є такими у випадку частинних кореляцій, тобто, наявність першої кореляції є пов’язаною із структурою даних (наявністю інших перемінних)

Таблиця 2.2 – Кореляційна матриця (наддіагональна частина)

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х7

Х8

Х9

Х1

1,000

0,033

-0,136

0,150

0,238

0,104

-0,026

-0,299

-0,192

Х2

1,000

0,149

0,126

0,194

0,131

0,112

0,054

0,182

Х3

1,000

0,884

0,820

0,953

-0,043

0,301

-0,028

Х4

1,000

0,940

0,918

0,093

0,083

-0,039

Х5

1,000

0,879

0,232

-0,017

-0,107

Х6

1,000

-0,100

0,098

-0,106

Х7

1,000

0,198

0,117

Х8

1,000

0,061

Х9

1,000

Таблиця 2.3 – Матриця частинних кореляцій

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

1,000

0,048

0,884

0,013

-0,499

0,757

0,423

0,700

-0,183

2

 

1,000

0,057

0,239

0,217

0,066

-0,070

-0,034

0,238

3

 

 

1,000

0,050

-0,431

0,908

0,375

0,825

-0,264

4

 

 

 

1,000

0,566

-0,063

-0,165

-0,105

-0,481

5

 

 

 

 

1,000

-0,192

-0,747

-0,603

0,349

6

 

 

 

 

 

1,000

0,083

0,665

-0,244

7

 

 

 

 

 

 

1,000

0,561

-0,266

8

 

 

 

 

 

 

 

1,000

-0,288

9

 

 

 

 

 

 

 

 

1,000

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]