Теоретичні відомості. 1. Коефіцієнт рангової кореляції Спірмена

1. Коефіцієнт рангової кореляції Спірмена

Поряд з коефіцієнтом кореляції існують інші показники тісноти зв'язку, які широко застосовують в економіці у тих випадках, коли ознакам явища, що спостерігається, не можуть однозначно надаватись ті чи інші абсолютні значення. До них відноситься коефіцієнт рангової кореляції Спірмена. Його застосування не пов'язано з передумовою нормальності розподілу вихідних даних.

При застосуванні методів рангової кореляції ґрунтуються не на точних кількісних оцінках значень ознак-змінних, а на рангах. Для цього елементи сукупності розташовуються у визначеному порядку відповідно до конкретної ознаки. Отриманий ряд елементів називають упорядкованим. Сам процес упорядкування називається ранжуванням, а кожному члену ряду ставиться у відповідність ранг, чи рангове число (порядковий номер). Наприклад, елементу з найменшим значенням ознаки ставиться у відповідність ранг 1, наступному за ним елементу – ранг 2 і т.д. Елементи можна розташовувати також у порядку убування значень їх ознаки. Таким чином, відбувається порівняння кожного елемента зі всіма іншими елементами сукупності. Якщо елемент описується не одним, а двома ознаками “х” і “у”, то для дослідження їхнього впливу один на одного кожному елементу надається два порядкових номери згідно з правилом ранжування. В подальшому здійснюється перехід від кореляції ознак-змінних “х” і “у” до вивчення зв’язку між ранговими числами шляхом визначення відповідності між двома послідовностями порядкових оцінок. Іншими словами, вимірюється тіснота рангової кореляції. Коефіцієнт рангової кореляції Спірмена є парним, оскільки вивчається зв'язок між двома змінними.

Позначимо ранги, що відповідають значенням змінної “у”, через v, а ранги, що відповідають значенням змінної “х” – через w (таблиця 2). Коефіцієнт рангової кореляції Спірмена обчислюється по формулі:

де n – обсяг вибірки. Видно, що для розрахунку коефіцієнта необхідно визначити тільки квадрати відхилень рангів. Існують випадки, коли два чи більше елементів сукупності мають однакові значення ознаки і не можливо знайти істотну різницю між ними. Елементи, що володіють такою властивістю – відсутністю переваг, – називаються зв’язаними, а група що з них утворена – ланцюгом. Метод, що застосовується для надання порядкового номера зв'язаним елементам, називається методом середніх рангів. Він полягає в усередненні рангів, що мали б елементи, якби вони були різними. Сума рангів при цьому залишається такою, як і при ранжуванні без зв’язків. Наприклад, якщо у змінної “у” четверте, п’яте і шосте значення однакові по величині, тоді кожному із них надається ранг (1/3)*(4+5+6)=5. Наступному ж по величині значенню надається ранг 7. При наявності зв'язаних рангів до коефіцієнта рангової кореляції Спірмена вводиться поправка:

(1)

де А і В – поправочні коефіцієнти для ланцюгів відповідно в послідовностях рангів v і w:

(2)

j – порядкові номери ланцюгів серед рангів v, якщо існує один ланцюг, то j == 1, якщо два, то j = 1, 2 і т.д.; A_j – число однакових значень ряду v, що належать одному ланцюгу; у випадку коли другому ланцюгу належить п'ять однакових значень, вони позначаються як: А₂ = 5. k і B_k визначаються по аналогії.

Коефіцієнт рангової кореляції приймає значення всередині інтервалу -1 £ r_s £ +1. Якщо v_і = w_і, то r_s=1. У цьому випадку є повна погодженість між елементами двох рядів. Кожен елемент займає одне і теж саме місце в обох рядах, що означає повну позитивну кореляцію рангів. Якщо r_s = -1, то елементи двох рядів розташовані в зворотному порядку і між ними повна неузгодженість. Це означає повну від’ємну кореляцію рангів. І нарешті, якщо r_s = 0, те це свідчить про відсутність кореляції між рангами.