Interpretare la correlazione

Leggi la forza e la direzione di una correlazione da r e da un diagramma di dispersione, e descrivila con una frase chiara.

Intermedio25 minLezione

Definizione

Interpretare una correlazione significa trasformare il numero rr (o un diagramma di dispersione) in un'affermazione chiara su due variabili. Ogni interpretazione risponde a due domande:
  • Direzione (il segno di rr): r>0r > 0 è positiva (quando xx aumenta, yy tende ad aumentare), r<0r < 0 è negativa (quando xx aumenta, yy tende a diminuire).
  • Forza (la grandezza di ∣r∣|r|): più ∣r∣|r| è vicino a 11, più i punti sono vicini a una retta.
Regola pratica per la forza:
∣r∣\lvert r \rvertForza
da 0,70{,}7 a 11forte
da 0,40{,}4 a poco meno di 0,70{,}7moderata
sotto 0,40{,}4debole (molto vicino a 00: quasi nessuna relazione lineare)
È una guida, non una legge: libri diversi mettono i confini in punti leggermente diversi.
Tre fatti da ricordare:
  • rr non ha unità di misura e non cambia quando cambi le unità (°C in °F, cm in m, euro in centesimi).
  • rr misura solo relazioni lineari (lungo una retta). Una curva molto chiara può avere r=0r = 0.
  • Un solo valore anomalo può cambiare molto rr, quindi guarda sempre anche il diagramma di dispersione.

Prova subito

Durante un'escursione in montagna, la correlazione tra altitudine e temperatura dell'aria è r=−0,92r = -0{,}92. Come la descrivi?

Esempi svolti

Una società energetica trova r=−0,86r = -0{,}86 tra la temperatura esterna e la quantità di gas che le famiglie usano per il riscaldamento. Descrivi la correlazione.
1

Guarda il segno per la direzione

r=−0,86r = -0{,}86 è negativo → Negativa: i giorni più caldi vanno con meno gas
2

Prendi il valore assoluto per la forza

∣−0,86∣=0,86\lvert -0{,}86 \rvert = 0{,}86 → ∣r∣=0,86\lvert r \rvert = 0{,}86
3

Confronta con la regola pratica

0,86≥0,70{,}86 \ge 0{,}7 → Forte
4

Metti insieme direzione e forza

negativa + forte → Correlazione lineare negativa forte

Errori comuni

Pensare che r=−0,8r = -0{,}8 sia più debole di r=0,5r = 0{,}5 perché −0,8-0{,}8 è un numero più piccolo

Perché è sbagliato: Il segno indica solo la direzione. La forza è la distanza da 00, cioè ∣r∣\lvert r \rvert.

Corretto: Confronta ∣−0,8∣=0,8\lvert -0{,}8 \rvert = 0{,}8 con ∣0,5∣=0,5\lvert 0{,}5 \rvert = 0{,}5: r=−0,8r = -0{,}8 è la correlazione più forte.

Concludere "nessuna relazione" ogni volta che rr è vicino a 00

Perché è sbagliato: rr misura solo relazioni lungo una retta. Una curva a collina o a U può avere r=0r = 0 (diagramma D).

Corretto: Di' "nessuna relazione lineare" e cerca sempre le curve nel diagramma di dispersione.

Credere che rr cambi quando cambi unità, per esempio da cm a pollici

Perché è sbagliato: Cambiare unità moltiplica ogni valore per lo stesso numero positivo (e a volte aggiunge una costante). La forma del diagramma di dispersione resta uguale.

Corretto: rr non ha unità di misura: gli stessi dati in cm, m o pollici danno lo stesso rr.

Interpretare rr senza cercare valori anomali

Perché è sbagliato: Un solo punto insolito può far sembrare debole una correlazione forte (diagramma E) o forte una debole.

Corretto: Rappresenta prima i dati. Se c'è un valore anomalo, indica rr con e senza di esso.

Visuale interattivo

Grafico a dispersione

A: Temperatura e bibite fredde vendute

10152025305060708090100Temperatura (°C)Bibite vendute

r = 0,99 · correlazione positiva forte

Tocca un punto per vedere le sue coordinate.

Grafico a dispersione

B: Tempo davanti allo schermo e sonno

024686,577,588,59Tempo davanti allo schermo (ore al giorno)Sonno (ore)

r = -0,356 · correlazione negativa debole

Tocca un punto per vedere le sue coordinate.

Grafico a dispersione

C: Numero di scarpe e voto di matematica

3638404244465060708090Numero di scarpe (EU)Voto

r = 0,025 · nessuna correlazione lineare

Tocca un punto per vedere le sue coordinate.

Grafico a dispersione

D: Fertilizzante e raccolto di pomodori (curva, r = 0)

024610152025Fertilizzante (kg)Pomodori (kg)

r = 0 · nessuna correlazione lineare

Tocca un punto per vedere le sue coordinate.

Grafico a dispersione

E: Esercizio e voto del quiz, con un valore anomalo

02468405060708090Esercizio (ore)Voto del quizValore anomalo

r = 0,139 · correlazione positiva debole

Tocca un punto per vedere le sue coordinate.

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Esercizi pratici

18 esercizi
Problema 1 di 18
Facile
Durante un'escursione in montagna, la correlazione tra altitudine e temperatura dell'aria è r=−0,92r = -0{,}92. Come la descrivi?

Perché è importante

Notizie, articoli scientifici e analisi sportive citano spesso una correlazione: "r=0,5r = 0{,}5", "un legame forte", "nessun legame". Saper leggere rr ti permette di controllare se queste affermazioni hanno senso:
  • Salute: il legame tra tempo davanti allo schermo e sonno è forte o debole? La risposta cambia quali consigli hanno senso.
  • Commercio: un negozio che vede un forte legame positivo tra temperatura e vendita di bibite può pianificare le scorte.
  • Scienza: prima di fidarsi di un risultato, i ricercatori cercano nel diagramma di dispersione curve e valori anomali che rr da solo nasconde.
  • Progetti scolastici: quando raccogli i tuoi dati, una buona frase di interpretazione trasforma un numero in una conclusione.
Leggere bene rr è anche il primo passo verso le prossime lezioni su regressione e previsioni.

Applicazioni nel mondo reale

Pianificare il consumo di energia

Le società energetiche usano la correlazione tra temperatura e consumo di gas per pianificare quanto gas servirà in inverno.

Esempio:

Con r=−0,86r = -0{,}86, i giorni più freddi vanno chiaramente con un consumo di gas più alto, quindi una previsione di freddo è un buon segnale d'allarme.

1Provaci tu stesso

Una società energetica trova r=−0,86r = -0{,}86 tra la temperatura esterna e il consumo giornaliero di gas in 200 famiglie.

Come descriveresti questa correlazione?

Passo 1: Scegli la risposta giusta

Scegli la descrizione:

Consumo di carburante e velocità

Gli ingegneri delle auto sanno che il consumo è alto a velocità molto basse e molto alte, e minimo nel mezzo. Questo andamento curvo inganna $r$.

Esempio:

Velocità di 30, 50, 70, 90, 110, 130 e 150 km/h danno consumi di 8,0; 6,5; 5,5; 5,2; 5,5; 6,5 e 8,0 litri ogni 100 km: una curva a forma di U.

2Provaci tu stesso

I dati sono 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150 km/h con consumi di 8,0; 6,5; 5,5; 5,2; 5,5; 6,5; 8,0 litri ogni 100 km. L'andamento è perfettamente simmetrico intorno a 90 km/h.

Quanto vale il coefficiente di correlazione rr per questi dati?

Passo 1: Scrivi l'espressione matematica

Inserisci rr:

Controllare i dati per trovare valori anomali

Gli analisti di dati controllano sempre i diagrammi di dispersione prima di indicare una correlazione, perché un solo valore sbagliato o insolito può cambiare molto $r$.

Esempio:

Nel diagramma E, sei studenti danno r≈0,999r \approx 0{,}999, ma uno studente malato con 7 ore di esercizio e un voto di 40 fa scendere rr a circa 0,140{,}14.

3Provaci tu stesso

Un'insegnante riporta r≈0,14r \approx 0{,}14 tra ore di esercizio e voti del quiz di 7 studenti. Senza lo studente malato, r≈0,999r \approx 0{,}999.

Arrotondando a due decimali, di quanto aumenta rr togliendo il valore anomalo?

Passo 1: Scrivi l'espressione matematica

Calcola 1,00−0,141{,}00 - 0{,}14:

Punti chiave

  • 1Il segno di rr dà la direzione: positiva significa che le due variabili tendono ad aumentare insieme, negativa che una tende a diminuire quando l'altra aumenta
  • 2La grandezza di ∣r∣\lvert r \rvert dà la forza. Regola pratica: da 0,70{,}7 in su forte, da 0,40{,}4 a 0,70{,}7 moderata, sotto 0,40{,}4 debole
  • 3Una buona frase di interpretazione indica forza, direzione, le due variabili e usa "tendono a"
  • 4rr non ha unità di misura e non cambia quando cambi le unità di xx o di yy
  • 5rr misura solo relazioni lineari: una curva chiara può avere r=0r = 0
  • 6Un valore anomalo può cambiare molto rr, quindi guarda sempre il diagramma di dispersione e indica rr con e senza di esso

Domande frequenti

No. Il segno meno indica solo che la direzione è negativa. ∣−0,9∣=0,9\lvert -0{,}9 \rvert = 0{,}9, quindi è una correlazione negativa forte, più forte di r=0,5r = 0{,}5.
No. Il segno meno indica solo che la direzione è negativa. ∣−0,9∣=0,9\lvert -0{,}9 \rvert = 0{,}9, quindi è una correlazione negativa forte, più forte di r=0,5r = 0{,}5.
Dove inizia "forte" è una convenzione, non un fatto matematico. Questa lezione usa 0,70{,}7 e 0,40{,}4 come regola pratica. Altre tabelle, come quella della lezione Coefficiente di correlazione, usano più livelli, per esempio "molto forte" da 0,80{,}8 in su: in questa lezione, "molto forte" fa semplicemente parte di forte. In ogni tabella, un ∣r∣\lvert r \rvert più grande significa una relazione lineare più forte.
No. Dividere ogni altezza per 100100 non cambia la forma del diagramma di dispersione, solo i numeri sull'asse. rr non ha unità di misura, quindi resta esattamente uguale.
Sì. Una nuvola di punti senza andamento (rr vicino a 00) più un punto molto lontano in alto a destra può dare rr maggiore di 0,90{,}9. Per questo controlli sempre il grafico.

Glossario

Direzione di una correlazione
Positiva (r>0r > 0) o negativa (r<0r < 0), data dal segno di rr
Forza di una correlazione
Quanto i punti sono vicini a una retta, data da ∣r∣\lvert r \rvert (più vicino a 11 significa più forte)
Relazione lineare
Una relazione il cui diagramma di dispersione segue una retta
Relazione non lineare
Una relazione il cui diagramma di dispersione segue una curva; rr può essere vicino a 00 anche se è forte
Valore anomalo (outlier)
Un dato lontano dall'andamento degli altri punti; può cambiare molto rr
Frase di interpretazione
Una frase che indica forza, direzione e contesto, per esempio: "C'è una correlazione lineare positiva forte tra ... e ..."

Scheda formule

Forza (regola pratica)

∣r∣≥0,7\lvert r \rvert \ge 0{,}7 forte,   0,4≤∣r∣<0,7\; 0{,}4 \le \lvert r \rvert < 0{,}7 moderata,   ∣r∣<0,4\; \lvert r \rvert < 0{,}4 debole

Il segno di $r$ dà la direzione, $\lvert r \rvert$ dà la forza.

Frase di interpretazione

correlazione lineare + [direzione] + [forza] tra x e y\text{correlazione lineare + [direzione] + [forza] tra } x \text{ e } y

Aggiungi il contesto: "quando $x$ aumenta, $y$ tende ad aumentare (o a diminuire)".

Cambiare unità

r(ax+b,  cy+d)=r(x,y)r(ax + b,\; cy + d) = r(x, y) per a>0, c>0a > 0,\ c > 0

Moltiplicare per un numero positivo e aggiungere una costante (cm in m, °C in °F) non cambia mai $r$.

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