ﻣﻌﺎﻣـل اﻻرﺗﺑـﺎط اﻟﺧطﻰ اﻟﺑﺳﯾـط The Simple Linear Correlation Coefficient ﻓﻲ ﻣﺷﻛﻠﺔ اﻻﻧﺣدار ﯾﻛون اھﺗﻣﺎﻣﻧﺎ ﺑﺎﻟﺗﻧﺑﺄ ﺑﻣﺗﻐﯾر وذﻟك ﻣن اﻟﻣﻌﻠوﻣﺎت ﻋن اﻟﻣﺗﻐﯾرات اﻟﻣﺳﺗﻘﻠﺔ ،ﺑﯾﻧﻣﺎ ﻓﻲ ﻣﺷﻛﻠﺔ اﻻرﺗﺑﺎط ﯾﻛون اھﺗﻣﺎﻣﻧﺎ ﻓﻲ ﻗﯾﺎس اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن ﻣﺗﻐﯾرﯾن أو أﻛﺛر .ﻗﯾم اﻟﻣﺗﻐﯾرات اﻟﻣﺳﺗﻘﻠﺔ ﺗﻛون ﺛﺎﺑﺗﺔ ﻓﻲ ﻣﺷﻛﻠﺔ اﻻﻧﺣدار .اﻵن ﺳوف ﯾﺧﺗﻠف اﻟوﺿﻊ .ﺳوف ﻧﻌرف ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺧطﻰ ﺑﺄﻧﮫ ﻣﻘﯾﺎس ﻟﻠﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن ﻣﺗﻐﯾرﯾن ﻋﺷواﺋﯾﯾن .X,Yوﺳوف ﻧرﻣز ﻟﮫ ﺑﺎﻟرﻣز . rﺳوف ﻧﻔﺗرض أن اﻟﻣﺗﻐﯾران X,Yﻟﮭﻣﺎ ﺗوزﯾﻊ اﺣﺗﻣﺎﻟﻲ ﺛﻧﺎﺋﻲ. ﻟﺣﺳﺎب ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺧطﻰ ﻧﺧﺗﺎر ﻋﯾﻧﺔ ﻋﺷواﺋﯾﺔ ﻣن أزواج اﻟﻣﺷﺎھدات ) . ( x , y إذا ﻛﺎﻧت ﻧﻘﺎط ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﺗﺗرﻛز ﻓوق وﺣول ﺧط اﻧﺣدار ﻟﮫ ﻣﯾل ﻣوﺟب ،ﻓﮭذا ﯾدل ﻋﻠﻰ ارﺗﺑﺎط ﻣوﺟب ﻗوى ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن ) ارﺗﺑﺎط طردي ( ﻛﻣﺎ ھو ﻣوﺿﺢ ﻓﻲ ﺷﻛل اﻟﺗﺎﻟﻰ ). (a وﻣن ﻧﺎﺣﯾﺔ أﺧرى ،إذا ﻛﺎﻧت ﻧﻘﺎط ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﺗﺗرﻛز ﻓوق وﺣول ﺧط اﻧﺣدار ﻟﮫ ﻣﯾل ﺳﺎﻟب ﻓﮭذا ﯾدل ﻋﻠﻰ ارﺗﺑﺎط ﻗوى ﺳﺎﻟب ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن ) ارﺗﺑﺎط ﻋﻛﺳﻲ ( ﻛﻣﺎ ھو ﻣوﺿﺢ ﻓﻲ ﺷﻛل ) (bﻛﻠﻣﺎ زاد اﻧﺗﺷﺎر ﻧﻘﺎط ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﺣول وﻓوق ﺧط اﻻﻧﺣدار ﻓﺈن اﻻرﺗﺑﺎط ﯾﻘل ﻋددﯾﺎ ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن ،إذا ﻛﺎﻧت ﻧﻘﺎط ﺷﻛل اﻻﻧﺗﺷﺎر ﺗﻧﺗﺷر ﺑطرﯾﻘﺔ ﻋﺷواﺋﯾﺔ ﻛﻣﺎ ﻓﻲ ﺷﻛل ) ( cﻓﮭذا ﯾﻌﻧﻰ أن r 0وﻧﺳﺗﻧﺗﺞ ﻋدم وﺟود ﻋﻼﻗﺔ ﺑﯾن .X,Yوﻟﻣﺎ ﻛﺎن ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط ﺑﯾن ﻣﺗﻐﯾرﯾن ﯾﻌﺗﺑر ﻣﻘﯾﺎس ﻟﻠﻌﻼﻗﺔ اﻟﺧطﯾﮫ ﺑﯾﻧﮭﻣﺎ وﻋﻠﻰ ذﻟك ﻓﺈن r 0ﺗﻌﻧﻰ ﻗﺻور ﻓﻲ اﻟﺧطﯾﺔ وﻟﯾﺳت ﻗﺻور ﻓﻲ اﻻرﺗﺑﺎط .ﻋﻠﻰ ﺳﺑﯾل اﻟﻣﺛﺎل ﻗد ﺗﻛون ھﻧﺎك ﻋﻼﻗﺔ وﻟﻛﻧﮭﺎ ﻋﻼﻗﺔ ﻏﯾر ﺧطﯾﮫ .ﻓﻌﻠﻰ ﺳﺑﯾل اﻟﻣﺛﺎل إذا وﺟدت ﻋﻼﻗﺔ ﻗوﯾﺔ ﻣن اﻟدرﺟﺔ اﻟﺛﺎﻧﯾﺔ ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن X,Yﻛﻣﺎ ھوﻣوﺿﺢ ﻓﻲ ﺷﻛل ) ( dﻓﮭذا ﯾﻌﻧﻰ أن . r 0
ﯾﻌﺗﺑر ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺧطﻰ ) ﻣﻌﺎﻣل ﺑﯾرﺳون ﻟﻼرﺗﺑﺎط ( أو اﺧﺗﺻﺎرا ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط أﻛﺛر ﻣﻘﺎﯾﯾس اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺧطﻰ اﻧﺗﺷﺎرا. ﯾﺗم ﺣﺳﺎب ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط ﻣن اﻟﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ :
١
x i y i n r 2 2 ( x i ) 2 ( y i ) 2 x i y i n n x i y i
SXY SXX.SYY
ﻣﺛﺎل (Y) ( وﺗرﻛﯾز اﻟﻛرﺑونPPM ( )ﻣﻘﺎسX) Ozone ﻟدراﺳﺔ اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن ﺗرﻛﯾز اﻷوزون : ( ﺗم اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت اﻟﻣﻌطﺎة ﻓﻲ اﻟﺟدول اﻟﺗﺎﻟﻰ g / m3 )ﻣﻘﺎس x y x y
0.066 4.6 0.112 8.0
0.088 11.6 0.055 7.0
0.120 9.5 0.154 20.6
0.050 6.3 0.074 16.6
0.162 13.8 0.111 9.2
0.186 15.4 0.140 17.9
0.057 2.5 0.071 2.8
0.100 11.8 0.110 13.0
. أوﺟد ﻣﻌﺎﻣل اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺑﺳﯾط
: اﻟﺣــل n 16 , x i 1.656 , yi 170.6 , x i2 0.196912 , x i yi 20.0397 , yi2 2253.56.
x i yi n (1.656)(170.6) 20.0397 16 = 2.3826, ( x i ) 2 2 SXX x i n 2 (1.656) 0.196912 0.025516, 16 (yi ) 2 (170.6) 2 SYY yi2 2253.56 n 16 = 434.5375. SXY x i yi
٢
وﻋﻠﻰ ذﻟك :
SXY 2.3826 0.716. SXX.SYY )(0.025516)(434.5375
r
ﻓﻲ اﻟﻣﻧﺎﻗﺷﺔ اﻟﺳﺎﺑﻘﺔ ﻟم ﻧﺿﻊ ﻓروض ﻗوﯾﺔ ﻋﻠﻰ ﺗوزﯾﻊ اﻟﻣﺟﺗﻣﻊ اﻟذي اﺧﺗﺑرت ﻣﻧﮫ اﻟﻌﯾﻧﺔ وذﻟك ﻟﻠﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﺗﻘدﯾر ﺑﻧﻘطﺔ ﻟﻠﻣﻌﻠﻣﺔ واﻟﺗﻲ ﺗرﻣز إﻟﻰ ﻣﻌﺎﻣل ارﺗﺑﺎط اﻟﻣﺟﺗﻣﻊ .ﻟﻠﺣﺻول ﻋﻠﻰ (1 )100%ﻓﺗرة ﺛﻘﺔ ﻟﻠﻣﻌﻠﻣﺔ أو اﺧﺗﺑﺎرات ﻓروض ﺗﺧص ﻓﺈﻧﻧﺎ ﻧﻔﺗرض أن اﻟﻌﯾﻧﺔ ﻣﺄﺧوذة ﻣن ﻣﺟﺗﻣﻊ ﯾﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟطﺑﯾﻌﻲ اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ the bivarate normal distributionأي أن X , Yﻣﺗﻐﯾرﯾن ﻋﺷواﺋﯾﯾن ﺣﯾث داﻟﺔ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟﮭﺎﻣﺷﯾﺔ ﻟﻛل ﻣن Y , Xﺗﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟطﺑﯾﻌﻲ .
اﺧﺗﺑﺎرات ﻓروض وﻓﺗرات ﺛﻘﺔ ﺗﺧص Tests Hypotheses and Confidence Intervals Concerning ﻻﺧﺗﺑﺎر ﻓرض اﻟﻌدم H 0 : 0ﺿد اﻟﻔرض اﻟﺑدﯾل H1 : 0أو اﻟﻔرض اﻟﺑدﯾل H1 : 0أو اﻟﻔرض اﻟﺑدﯾل H1 : 0وﺑﺎﻓﺗراض ﺻﺣﺔ ﻓرض اﻟﻌدم ﻓﺈن : r n2
t
1 r2 ھﻲ ﻗﯾﻣﺔ ﻟﻣﺗﻐﯾر ﻋﺷواﺋﻲ Tﻟﮫ ﺗوزﯾﻊ tﺑدرﺟﺎت ﺣرﯾﺔ . n 2وﻋﻠﻰ ذﻟك ﻟﻣﺳﺗوى ﻣﻌﻧوﯾﺔ وﻟﻠﻔرض اﻟﺑدﯾل ) H1 : 0اﺧﺗﺑﺎر ذي ﺟﺎﻧﺑﯾن ( ﻓﺈن ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض ﺳوف ﺗﻛون T t / 2 or T t / 2ﺣﯾث t / 2ھﻲ ﻗﯾﻣﺔ tاﻟﻣﺳﺗﺧرﺟﺔ ﻣن ﺟدول ﺗوزﯾﻊ tﺑدرﺟﺎت ﺣرﯾﺔ . n 2ﻟﻠﺑدﯾل H1 : 0ﻓﺈن ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض T t وﻟﻠﺑدﯾل H1 : 0ﻓﺈن ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض . T t
ﺑﻔرض أن اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﻣﺛﺎل اﻟﺳﺎﺑق ﻣﺄﺧوذة ﻣن ﻣﺟﺗﻣﻊ ﯾﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ اﻟطﺑﯾﻌﻲ. اﻟﻣطﻠوب اﺧﺗﺑﺎر ﻓرض اﻟﻌدم H 0 : 0 :ﺿد اﻟﻔرض اﻟﺑدﯾل H1 : 0وذﻟك ﻋﻧد ﻣﺳﺗوى ﻣﻌﻧوﯾﺔ . 0.01
اﻟﺣــل : 3.84.
0.716 14 2
r n2 2
t
1 r )1 (0.716 t0.01= 2.624واﻟﻣﺳﺗﺧرﺟﺔ ﻣن ﺟدول ﺗوزﯾﻊ tﺑدرﺟﺎت ﺣرﯾﺔ . n 2 16 2 14 ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض . T > 2.624وﺑﻣﺎ أن tﺗﻘﻊ ﻓﻲ ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض ،ﻧرﻓض . H0 وﺑﻣﺎ أن ﯾﻘﯾس ﻗوة اﻻرﺗﺑﺎط اﻟﺧطﻰ ﺑﯾن ﻣﺗﻐﯾرﯾن X,Yﻓﻲ اﻟﻣﺟﺗﻣﻊ ﻓﺈن ﻓرض اﻟﻌدم H 0 : 0ﯾدل ﻋﻠﻰ ﻋدم وﺟود ارﺗﺑﺎط ﺑﯾن اﻟﻣﺗﻐﯾرﯾن ﻓﻲ اﻟﻣﺟﺗﻣﻊ .ﯾﻣﻛن إﺛﺑﺎت أن t r n 2 / 1 r 2 b1 / s 2 / SXXوھذا ﯾﻌﻧﻰ أن اﻻﺧﺗﺑﺎرﯾن ﻣﺗﻛﺎﻓﺋﯾن .وﻋﻠﻰ ٣
ذﻟك إذا ﻛﺎن اﻻھﺗﻣﺎم ﻓﻘط ﺑﻘﯾﺎس ﻗوة اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﯾن ﻣﺗﻐﯾرﯾن X , Yوﻟﯾس اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻻﻧﺣدار اﻟﺧطﻰ ﻓﺈن اﺧﺗﺑﺎر H 0 : 0ﯾﻛون اﺳﮭل ﻣن اﺧﺗﺑﺎر tﻷﻧﮫ ﯾﺗطﻠب ﻛﻣﯾﺔ ﻗﻠﯾﻠﺔ ﻣن اﻟﺣﺳﺎﺑﺎت.
اﻷﺳﻠوب اﻟﻣﺳﺗﺧدم ﻻﺧﺗﺑﺎر H 0 : 0ﻋﻧدﻣﺎ 0 0ﻻ ﯾﻛﺎﻓﺊ أي طرﯾﻘﺔ ﻣﺳﺗﺧدﻣﺔ ﻓﻲ ﺗﺣﻠﯾل اﻻﻧﺣدار .ﺑﻔرض أن أزواج اﻟﻣﺷﺎھدات ) (x1 , y1), (x2 , y2 ),…,(xn , ynﺗﻣﺛل ﻋﯾﻧﺔ ﻋﺷواﺋﯾﺔ ﻣﺄﺧوذة ﻣن ﻣﺟﺗﻣﻊ ﯾﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ اﻟطﺑﯾﻌﻲ وإذا ﻛﺎﻧت nﻛﺑﯾرة وﺑﺎﻓﺗراض ﺻﺣﺔ ﻓرض اﻟﻌدم ﻓﺈن : 1 1 r v ln 2 1 r
1 1 0 ln ھﻲ ﻗﯾﻣﺔ ﻟﻣﺗﻐﯾر ﻋﺷواﺋﻲ Vﺗﻘرﯾﺑﺎ ً ﯾﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟطﺑﯾﻌﻲ ﺑﻣﺗوﺳط 2 1 0 1 ، 2V ﺣﯾث اﻟﺗﺑﺎﯾن ﻻ ﯾﻌﺗﻣد ﻋﻠﻰ ، وﻋﻠﻰ ذﻟك ﻓﺈن : وﺗﺑﺎﯾن n 3 1 1 0 v ln 2 1 0 . z 1/ n 3
V
ھﻲ ﻗﯾﻣﺔ ﻟﻣﺗﻐﯾر ﻋﺷواﺋﻲ Zﺗﻘرﯾﺑﺎ ً ﯾﺗﺑﻊ اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟطﺑﯾﻌﻲ اﻟﻘﯾﺎﺳﻲ .اﻟﺟدول اﻟﺗﺎﻟﻰ ﯾﻌطﻰ اﻟﻔروض اﻟﺑدﯾﻠﺔ وﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض ﻟﻛل ﻓرض ﺑدﯾل ﻋﻧد ﻣﺳﺗوى ﻣﻌﻧوﯾﺔ . اﻟﻔروض اﻟﺑدﯾﻠﺔ
ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض Z z / 2 or Z z / 2 . Z > z Z < - z
H1 : 0 H1 : 0 H1 : 0
ﻣﺛﺎل إذا ﻛﺎن ﻟدﯾك اﻟﺑﯾﺎﻧﺎت اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ : n 20 , yi 690.30 , yi2 29040.29 , x i yi 10818.56 , x i 285.90 x i2 4409.55,
أﺧﺗﺑر اﻟﻔرض 0.5 p 0.8ﻋﻧد ﻣﺳﺗوى ﻣﻌﻧوﯾﺔ = 0.05؟
اﻟﺣــل : أي أﻧﻧﺎ ﻧرﻏب ﻓﻲ اﺧﺗﺑﺎر : =0.05. وﺣﯾث أن r .733ﻓﺈن :
,
H1 : 0.5 ٤
H 0 : 0.5 ,
1 1 .733 v ln .935, 2 1 .733 1 1 .5 V ln .549. 2 1 .5 وﻋﻠﻰ ذﻟك ﻓﺈن :
1 v ln (1 0 ) /(1 0 ) 2 z 1/ n 3 (.935 .549) 17 1.59. z0.05= 1.645واﻟﻣﺳﺗﺧرﺟﺔ ﻣن ﺟدول اﻟﺗوزﯾﻊ اﻟطﺑﯾﻌﻲ اﻟﻘﯾﺎﺳﻲ .ﻣﻧطﻘﺔ اﻟرﻓض Z > 1.645 .وﺑﻣﺎ أن zﺗﻘﻊ ﻓﻲ ﻣﻧطﻘﺔ اﻟﻘﺑول ﻧﻘﺑل . H0 ﯾﻣﻛن اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ (1-)100%ﻓﺗرة ﺛﻘﺔ ﻟﻠﻣﻌﻠﻣﺔ ﻣن اﻟﺻﯾﻐﺔ اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ : e 2 c2 1 e 2 c2 1
z / 2 ﺣﯾث أن n3 ﻟﻠﺑﯾﺎﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﻣﺛﺎل اﻟﺳﺎﺑق ﻓﺈن : n 20,
c1 v ,
,
e 2c1 1 e 2 c1 1
z / 2 n3
v 0.935
c2 v ,
r 0.733
c1 .935 1.96 / 17 .460, c2 .935 1.96 / 17 1.410 ﺑﺎﻟﺗﻌوﯾض ﻓﻲ اﻟﺻﯾﻐﺔ اﻟﺗﺎﻟﯾﺔ ﯾﻣﻛن اﻟﺣﺻول ﻋﻠﻰ 95%ﻓﺗرة ﺛﻘﺔ ﻟﻠﻣﻌﻠﻣﺔ ﻛﺎﻟﺗﺎﻟﻲ :
e 2(1.410) 1 e2(1.410) 1
e 2(.460) 1 e2(.460) 1
واﻟﺗﻲ ﺗﺧﺗزل إﻟﻰ : 0.43 < < 0.89
٥