Współczynnik korelacji rang Spearmana pozwala badać zależność między zmiennymi na podstawie uporządkowania obserwacji. Zobacz, jak nadawać rangi, obliczać współczynnik, interpretować wynik i sprawdzać jego istotność.
Współczynnik korelacji rang Spearmana (RHO Spearmana) wykorzystywany jest do opisu siły korelacji dwóch cech, w przypadku gdy:
- cechy mają charakter jakościowy, pozwalający na uporządkowanie ze względu na siłę tej cechy,
- cechy mają charakter ilościowy, ale ich liczebność jest niewielka.
Wzór na współczynnik korelacji rang Spearmana
gdzie:
Czym są rangi Spearmana?
Nadajemy cechom X i Y rangi (1- dla największej wartości X, 2 dla drugiej największej wartości X itd. I analogicznie dla Y).
Jeżeli któreś jednostki cechy mają taką samą wartość, to jednostkom tym przypisuje się identyczne rangi, licząc średnią arytmetyczną z rang dla tych samych jednostek.
Chcemy obliczyć korelację Spearmana pomiędzy ocenami z testu z matematyki i angielskiego:
| Angielski | Matematyka |
| 56 | 66 |
| 75 | 70 |
| 45 | 40 |
| 71 | 60 |
| 61 | 65 |
| 64 | 56 |
| 58 | 59 |
| 80 | 77 |
| 76 | 67 |
| 61 | 63 |
Uporządkujmy teraz cechy X i Y malejąco, tj.:
Tworzymy tabelkę z 2 nowymi kolumnami - rangami dla X i Y:
| Cecha X | Cecha Y | ||
| 56 | 66 | 9 | 4 |
| 75 | 70 | 3 | 2 |
| 45 | 40 | 10 | 10 |
| 71 | 60 | 4 | 7 |
| 61 | 65 | (6+7)/2=6.5 | 5 |
| 64 | 56 | 5 | 9 |
| 58 | 59 | 8 | 8 |
| 80 | 77 | 1 | 1 |
| 76 | 67 | 2 | 3 |
| 61 | 63 | (6+7)/2=6.5 | 6 |
gdzie
Uwaga:
Widzimy, że 2 jednostki mają ocenę 61 (na pozycji 6 i 7), więc:
więc nadamy im rangi 6.5 i 6.5.
Następnie obliczamy różnice i kwadraty różnic dla wyznaczonych rang, tzn.:
| Cecha X | Cecha Y | ||||
| 56 | 66 | 9 | 4 | 5 | 25 |
| 75 | 70 | 3 | 2 | 1 | 1 |
| 45 | 40 | 10 | 10 | 0 | 0 |
| 71 | 60 | 4 | 7 | -3 | 9 |
| 61 | 65 | 6.5 | 5 | 1.5 | 2.25 |
| 64 | 56 | 5 | 9 | -4 | 16 |
| 58 | 59 | 8 | 8 | 0 | 0 |
| 80 | 77 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 76 | 67 | 2 | 3 | -1 | 1 |
| 61 | 63 | 6.5 | 6 | 0.5 | 0.25 |
Zostało nam to policzenia suma kwadratów różnic rang. Zatem:
Wobec tego:
Odpowiedź: Współczynnik rho wynosi 0,67 co oznacza korelację wysoką.
Intrepretacja współczynnika korelacji rang Spearmana
| interpetacja | |
| poniżej 0,2 | korelacja słaba (praktycznie brak związku) |
| 0,2-0,4 | korelacja niska (zależność wyraźna) |
| 0,4-0,6 | korelacja umiarkowana (zależność istotna) |
| 0,6-0,8 | korelacja wysoka (zależność znaczna) |
| 0,8-0,9 | korelacja bardzo wysoka (zależność bardzo duża) |
| 0,9-1,0 | zależność praktycznie pełna |
Korelacja rang Spearmana a korelacja Pearsona
Korelacja rang Spearmana bada związki monotonicze (wykres 1 i 2), w przeciwieństwie do korelacji Pearsona, które bada związki liniowe (jedynie wykres 1)

Przykład 2.
Widzimy wykres rozrzutu zmiennej, gdzie relacja nie jest liniowa, tylko "pofalowana". Współczynnik korelacji Pearsona wyniesie 0.88 a Spearmana 1.

Źrodło: wikipedia.org
Oznacza to, że wartości odstające nie zaburzają korelacji Spearmana tak jak w przypadku korelacji Pearsona.
Przykład 3.
Widzimy wykres rozrzutu zmiennej, gdzie mamy po prawej stronie wartości odstające. Współczynnik korelacji Pearsona wyniesie 0.67 a Spearmana 0.843.

Źrodło: wikipedia.org
Istotność korelacji Spearmana
Skąd mamy wiedzieć czy obliczony współczynnik korelacji mamy traktować “na serio”?
Co świadczy “lepiej” o istniejącej korelacji? Współczynnik korelacji równy 0.4 dla 50 par zmiennych czy równy 0.5 dla 5 par zmiennych?
Możemy sprawdzić “wiarygodność” obliczonego współczynnika dla korelacji Spearmana i korelacji Pearsona korzystając z testu istotności korelacji .
Wtedy możemy z pewnym przyjętym prawdopodobieństwem stwierdzić czy korelacja jest istotna statystycznie.
Typowy przykład
Sędziowie przyznali 10 zawodnikom następujące noty na turnieju tańca solo:
| Zawodnik | Ocena sędziego 1 | Ocena sędziego 2 |
| 1 | 5 | 7 |
| 2 | 9 | 8 |
| 3 | 3 | 6 |
| 4 | 8 | 7 |
| 5 | 6 | 8 |
| 6 | 7 | 5 |
| 7 | 4 | 10 |
| 8 | 8 | 6 |
| 9 | 4 | 5 |
| 10 | 6 | 8 |
Oblicz jak silnie skorelowane są oceny sędziów 1 i 2.
Uporządkujmy oceny sędziów malejąco, tj.:
| Zawodnik | X | Y | Ranga X | Ranga Y |
| 1 | 5 | 7 | 7 | 5.5 |
| 2 | 9 | 8 | 1 | 3 |
| 3 | 3 | 6 | 10 | 7.5 |
| 4 | 8 | 7 | 2.5 | 5.5 |
| 5 | 6 | 8 | 5.5 | 3 |
| 6 | 7 | 5 | 4 | 9.5 |
| 7 | 4 | 10 | 8.5 | 1 |
| 8 | 8 | 6 | 2.5 | 7.5 |
| 9 | 4 | 5 | 8.5 | 9.5 |
| 10 | 6 | 8 | 5.5 | 3 |
Rangi X:
Zawodnik 2. dostał notę 9 od sędziego 1, więc dostaje rangę 1.
Zawodnik 3. i 8. dostali oboje 8, więc dostają rangę
Analogicznie przydzielamy rangi Y.
Dalej obliczamy różnice i ich kwadraty:
| Zawodnik | X | Y | Ranga X | Ranga Y | ||
| 1 | 5 | 7 | 7 | 5.5 | 1.5 | 2.25 |
| 2 | 9 | 8 | 1 | 3 | -2 | 4 |
| 3 | 3 | 6 | 10 | 7.5 | 2.5 | 6.25 |
| 4 | 8 | 7 | 2.5 | 5.5 | -3 | 9 |
| 5 | 6 | 8 | 5.5 | 3 | 2.5 | 6.25 |
| 6 | 7 | 5 | 4 | 9.5 | -5.5 | 30.25 |
| 7 | 4 | 10 | 8.5 | 1 | 7.5 | 56.25 |
| 8 | 8 | 6 | 2.5 | 7.5 | -5 | 25 |
| 9 | 4 | 5 | 8.5 | 9.5 | -1 | 1 |
| 10 | 6 | 8 | 5.5 | 3 | 2.5 | 6.25 |
Wobec tego:
Na końcu obliczamy współczynnik rang Supermana:
Odpowiedź: Współczynnik rang Spearmana wynosi 0,11 i oznacza ono korelację słabą.
Bibliografia:
- Statystyka ogólna, pod red. Michała Woźniaka, Wyd. 3 poprawione, Kraków, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, 2002, ISBN 83-7252-113-1
- Maksimowicz-Ajchel Alicja, Wstęp do statystyki: Metody opisu statystycznego, Warszawa, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2007, ISBN 978-83-235-0267-8
Korelacja Spearmana – kurs
Schemat:
- Zapisujemy dane w tabeli (jeżeli nie są w niej podane).
- Tworzymy nowe 2 kolumny: nadajemy wartościom X i Y rankingi Dx i Dy- od największej do najmniejszej.
- Tworzymy 5. Kolumnę z kwadratami różnic rankingów.
- Sumujemy i podstawiamy do wzoru.
- Interpretacja.
To jest popularny typ zadania

Lekcja 1 - Korelacja Spearmana 11:35

Zbadano zależność między miedzy długością serii produkcyjnej a jednostkowym kosztem produkcji i otrzymano dane zestawione w poniższej tabeli. Proszę obliczyć współczynnik korelacji Spearmana.
Długość serii X (szt) 80 90 100 110 Koszt jednostkowy Y (zł) 12 9 8 7

Komentarze