決定係數(R平方)計算器
透過R平方、調整後R平方、皮爾森相關係數與最小平方法迴歸方程式,評估線性模型的配適程度。
計算決定係數
輸入數量相同、以逗號分隔的X與Y數值,至少需要三組成對觀測值。
關於決定係數
決定係數通常記為R²或R平方,描述配適模型能解釋依變數變異的程度。在包含截距的簡單線性迴歸中,它等於X與Y之間皮爾森相關係數的平方。數值通常介於零與一之間:零表示配適直線無法解釋Y的觀測變異,一表示每個點都恰好落在直線上。
本計算器以普通最小平方法配適直線。它將各觀測值相對於平均數的離差乘積總和,除以X的離差平方和,求得斜率。截距則讓直線通過由X平均數與Y平均數組成的點。皮爾森r衡量線性關係的方向與強度,R平方就是r²。平方會消除正負號,因此要區分正向與負向關係,應查看r或斜率。
調整後R平方會對模型複雜度施加懲罰。對於本工具使用的單一預測變數迴歸,計算式為1 − (1 − R²)(n − 1)/(n − 2),其中n為成對觀測值的數量。當配適模型表現不佳時,結果可能小於零。調整後R平方特別適合比較預測變數數量不同的模型,不過本計算器僅配適單一預測變數的線性迴歸。
較高的R平方不能確立因果關係、驗證所有模型假設,也不能證明在觀測X範圍之外仍能準確預測。曲線關係即使非常有規律,線性R平方也可能偏低。反之,時間、潛在變數或少數高影響力觀測點造成的強烈趨勢,可能產生很高的數值,卻沒有實質因果關聯。查看摘要統計量時,務必一併檢視散佈圖與殘差。
最小平方法推論通常假設觀測值相互獨立、平均關係呈線性、殘差變異數大致固定,且殘差分布適合用於信賴區間及假設檢定。即使這些條件不成立,仍可計算R平方,但解讀可能產生誤導。X值可以重複,但X與Y各自都必須有變異;固定不變的數列會使相關係數與迴歸中的相關計算無法定義。
請按相對應的順序輸入配對值,讓每個X對應同一位置的Y。單位會影響斜率與截距,但不影響r或R平方。報告結果時,應提供足夠背景來說明變數、樣本及取值範圍,並避免將R平方描述成個別結果預測正確的百分比。它是配適直線所解釋的樣本變異比例,不是分類準確率,也不保證未來觀測值的預測表現。
R平方範例
以下配對資料展示完全、中度及負向的線性關係。
| 配對資料 | 迴歸結果 | 解讀 |
|---|---|---|
| X: 1,2,3; Y: 2,4,6 | R² = 1; y = 2x + 0 | 每個點都恰好落在一條上升直線上。 |
| X: 1,2,3,4; Y: 2,3,5,4 | R² = 0.64; y = 0.8x + 1.5 | 這條直線解釋了Y變異的64%。 |
| X: 1,2,3; Y: 6,4,2 | R² = 1; r = −1 | R平方呈現完全配適,而相關係數顯示負向關係。 |
如何計算R平方
- 將自變數數值輸入為以逗號分隔的X清單。
- 依相對應的順序將依變數數值輸入為Y清單。
- 選擇「計算R平方」,配適最小平方法直線。
- 結合相關係數、方程式、散佈圖與殘差資訊解讀R平方。
R平方常見問題
R平方多高才算好?
沒有通用門檻,因為各領域與用途的預期變異不同。請與相關基準比較,並評估預測誤差及殘差型態。
R平方可以是負數嗎?
在包含截距的簡單最小平方法迴歸中,一般R平方介於零與一之間。若模型在複雜度懲罰後表現不佳,調整後R平方可能為負。
為什麼R平方不顯示方向?
它將相關係數平方,因此正相關與負相關可能得到相同的R平方。請用皮爾森r或迴歸斜率判斷方向。
高R平方能證明因果關係嗎?
不能。關聯可能來自混雜因素、共同趨勢、選擇效應或偶然。因果主張需要適當的研究設計,以及模型配適之外的假設。
調整後R平方有什麼用途?
它依預測變數數量相對於樣本數的大小,對已解釋變異施加懲罰。有助於比較候選迴歸模型,但仍需要其他診斷。
為什麼兩個清單都必須有變異?
相關係數需要除以各變數的離散程度,斜率則需要除以X的變異量。固定不變的清單會使這些量無法定義,而非等於零。