Калькулятор коэффициента детерминации (R-квадрат)

Оцените качество линейной модели по R-квадрату, скорректированному R-квадрату, корреляции Пирсона и уравнению регрессии методом наименьших квадратов.

Расчёт коэффициента детерминации
Введите списки X и Y одинаковой длины через запятую. Нужно не менее трёх пар наблюдений.

О коэффициенте детерминации

Коэффициент детерминации, обычно обозначаемый R² или R-квадрат, показывает, какая доля вариации зависимой переменной объясняется подобранной моделью. В простой линейной регрессии со свободным членом он равен квадрату коэффициента корреляции Пирсона между X и Y. Обычно значения лежат от нуля до единицы: ноль означает, что прямая не объясняет наблюдаемую вариацию Y, а единица — что все точки лежат точно на прямой. Этот калькулятор подбирает прямую обычным методом наименьших квадратов. Наклон находится делением суммы произведений отклонений от средних на сумму квадратов отклонений X. Свободный член задаёт положение прямой так, чтобы она проходила через точку, образованную средними X и Y. Коэффициент Пирсона r измеряет направление и силу линейной связи, а R-квадрат равен r². Возведение в квадрат убирает знак, поэтому для различения положительной и отрицательной связи смотрите на r или наклон. Скорректированный R-квадрат вводит штраф за сложность модели. Для этой простой регрессии с одним предиктором он вычисляется как 1 − (1 − R²)(n − 1)/(n − 2), где n — число пар наблюдений. При плохом качестве модели он может быть меньше нуля. Скорректированный R-квадрат особенно полезен для сравнения моделей с разным числом предикторов, хотя данный калькулятор строит только линейную регрессию с одним предиктором. Высокий R-квадрат не устанавливает причинность, не подтверждает все предпосылки модели и не доказывает точность прогнозов за пределами наблюдаемого диапазона X. Криволинейная зависимость может иметь низкий линейный R-квадрат, оставаясь весьма закономерной. И наоборот, сильный тренд из-за времени, скрытой переменной или нескольких влиятельных точек может дать высокое значение без содержательной причинной связи. Всегда рассматривайте диаграмму рассеяния и остатки вместе со сводными показателями. Статистический вывод методом наименьших квадратов обычно предполагает независимость наблюдений, линейную зависимость среднего, примерно постоянную дисперсию остатков и подходящее распределение остатков для доверительных интервалов и проверки гипотез. Сам R-квадрат можно вычислить и при нарушении этих условий, но его интерпретация может вводить в заблуждение. Повторяющиеся значения X допустимы, однако и X, и Y должны варьироваться; постоянный ряд делает соответствующие расчёты корреляции и регрессии неопределёнными. Вводите пары в согласованном порядке, чтобы каждому X соответствовал Y на той же позиции. Единицы измерения влияют на наклон и свободный член, но не на r или R-квадрат. При представлении результата поясняйте переменные, выборку и диапазон и не называйте R-квадрат процентом верно предсказанных отдельных исходов. Это доля вариации выборки, объяснённая подобранной прямой, а не точность классификации и не гарантия относительно будущих наблюдений.

Примеры R-квадрата

Эти парные данные показывают идеальную, умеренную и отрицательную линейную связь.

Парные данныеРезультат регрессииИнтерпретация
X: 1,2,3; Y: 2,4,6R² = 1; y = 2x + 0Все точки лежат точно на возрастающей прямой.
X: 1,2,3,4; Y: 2,3,5,4R² = 0.64; y = 0.8x + 1.5Прямая объясняет 64% вариации Y.
X: 1,2,3; Y: 6,4,2R² = 1; r = −1R-квадрат показывает идеальное соответствие, а корреляция — отрицательное направление.

Как рассчитать R-квадрат

  1. Введите значения независимой переменной в список X через запятую.
  2. Введите значения зависимой переменной в список Y в соответствующем порядке.
  3. Нажмите «Рассчитать R-квадрат», чтобы подобрать прямую методом наименьших квадратов.
  4. Интерпретируйте R-квадрат с учётом корреляции, уравнения, диаграммы рассеяния и остатков.

Вопросы о R-квадрате

Какой R-квадрат считается хорошим?

Универсального порога нет: ожидаемая вариация зависит от области и цели. Сравнивайте значение с подходящими ориентирами и оценивайте ошибку прогноза и структуру остатков.

Может ли R-квадрат быть отрицательным?

В простой регрессии методом наименьших квадратов со свободным членом обычный R-квадрат лежит между нулём и единицей. Скорректированный R-квадрат может быть отрицательным при слабой модели после штрафа за сложность.

Почему R-квадрат скрывает направление связи?

Он возводит коэффициент корреляции в квадрат, поэтому положительная и отрицательная корреляция могут дать одинаковый R-квадрат. Направление определяйте по r Пирсона или наклону регрессии.

Доказывает ли высокий R-квадрат причинность?

Нет. Связь может возникнуть из-за смешивающих факторов, общих трендов, эффектов отбора или случайности. Причинные выводы требуют подходящего дизайна исследования и предпосылок сверх качества подгонки.

Для чего нужен скорректированный R-квадрат?

Он штрафует объяснённую вариацию за число предикторов относительно размера выборки. Это полезно при сравнении моделей регрессии, хотя другие диагностические проверки также необходимы.

Почему оба списка должны содержать вариацию?

Корреляция предполагает деление на разброс каждой переменной, а наклон — на вариацию X. Постоянный список делает эти величины неопределёнными, а не нулевыми.