决定系数(R平方)计算器
通过R平方、调整后R平方、皮尔逊相关系数和最小二乘回归方程,评估线性模型的拟合程度。
计算决定系数
输入数量相同、以逗号分隔的X和Y数值,至少需要三组成对观测值。
关于决定系数
决定系数通常记作R²或R平方,描述拟合模型能够解释因变量变异的程度。在包含截距的一元线性回归中,它等于X与Y之间皮尔逊相关系数的平方。其值通常介于零和一之间:零表示拟合直线无法解释Y的观测变异,一表示所有点都恰好落在直线上。
本计算器采用普通最小二乘法拟合直线。它将各观测值相对于均值的离差乘积之和,除以X离差平方和,求得斜率。截距使直线经过由X均值和Y均值组成的点。皮尔逊r衡量线性关系的方向与强度,R平方则为r²。平方会消除正负号,因此要区分正向和负向关系,应查看r或斜率。
调整后R平方会对模型复杂度施加惩罚。对于本工具采用的单预测变量回归,其公式为1 − (1 − R²)(n − 1)/(n − 2),其中n为成对观测值的数量。当拟合模型表现较差时,调整后R平方可能小于零。它尤其适合比较预测变量数量不同的模型,不过本计算器仅拟合单预测变量线性回归。
较高的R平方并不能证明因果关系、验证全部模型假设,也不能保证在观测X范围之外进行准确预测。曲线关系即使具有很强的规律性,线性R平方也可能较低。相反,由时间、潜在变量或少数高影响力观测点引起的强趋势,可能产生较高的数值,却没有有意义的因果联系。请始终结合散点图和残差查看汇总统计量。
最小二乘推断通常假设观测值相互独立、均值关系呈线性、残差方差大致恒定,以及用于置信区间和假设检验的残差分布适当。即使这些条件不满足,仍可计算R平方,但其解释可能具有误导性。X值可以重复,但X和Y各自都必须存在变异;恒定序列会使相关系数和回归中的相关计算无法定义。
请按对应顺序输入配对值,使每个X都与同一位置的Y对应。单位会影响斜率和截距,但不会影响r或R平方。报告结果时应提供足够背景,说明变量、样本和取值范围,并避免将R平方描述为个体结果预测正确的百分比。它表示拟合直线所解释的样本变异比例,而不是分类准确率,也不是对未来观测值的保证。
R平方示例
以下配对数据展示完全、中等及负向的线性关系。
| 配对数据 | 回归结果 | 解读 |
|---|---|---|
| X: 1,2,3; Y: 2,4,6 | R² = 1; y = 2x + 0 | 所有点都恰好落在一条上升直线上。 |
| X: 1,2,3,4; Y: 2,3,5,4 | R² = 0.64; y = 0.8x + 1.5 | 直线解释了Y变异的64%。 |
| X: 1,2,3; Y: 6,4,2 | R² = 1; r = −1 | R平方表示完全拟合,而相关系数揭示了负向关系。 |
如何计算R平方
- 将自变量数值输入为以逗号分隔的X列表。
- 按对应顺序将因变量数值输入为Y列表。
- 点击“计算R平方”,拟合最小二乘直线。
- 结合相关系数、方程、散点图与残差信息解读R平方。
R平方常见问题
R平方多大才算好?
没有通用的阈值,因为不同领域和用途的预期变异不同。应将结果与相关基准比较,并评估预测误差和残差模式。
R平方可以为负数吗?
在含截距的一元最小二乘回归中,普通R平方介于零和一之间。模型在复杂度惩罚后表现较差时,调整后R平方可能为负。
为什么R平方不显示关系方向?
它对相关系数取平方,因此正相关和负相关可能得到相同的R平方。请用皮尔逊r或回归斜率判断方向。
较高的R平方能证明因果关系吗?
不能。关联可能来自混杂因素、共同趋势、选择效应或偶然性。因果结论需要适当的研究设计,以及模型拟合之外的假设。
调整后R平方有什么用途?
它根据预测变量数量相对于样本量的大小,对解释的变异比例进行惩罚。适合比较候选回归模型,但仍需其他诊断。
为什么两个列表都必须有变化?
相关系数的计算需除以每个变量的离散程度,斜率的计算需除以X的变异量。恒定列表会使这些量无法定义,而不是等于零。