☰ Year plan · Statistics (Arabic)

معامل ارتباط الرتب لسبيرمان

Week 3 · Spearman’s rank correlation coefficient: ranks, tied values, D² and the formula, and when to use it instead of Pearson’s · 3 lessons
2

قانون سبيرمان ⁦r = 1 − 6ΣD² ÷ n(n² − 1)⁩: جدول الرتب والفروق ⁦D⁩ و⁦D²⁩

Statistics Sec 3 Term 1, Unit 1, Lesson 1
Goalأحسب معامل سبيرمان من جدول الرتب والفروق ⁦D⁩ و⁦D²⁩.
New words
معامل سبيرمان · ⁦r = ١‎ − ٦‎ΣD² ÷ n(n² − ١‎)⁩، ارتباط قائمتين من الرتبD · الفرق بين رتبتي العنصر الواحد⁦ΣD²⁩ والفحص ⁦ΣD = ٠‎⁩ · نجمع مربعات الفروق؛ أما الفروق العادية فمجموعها صفر
Explanation

لنعرف مقدار اتفاق قائمتين في الترتيب نرتّب كل قائمة في الاتجاه نفسه، ثم نوجد لكل عنصر الفرق ⁦D⁩ بين رتبتيه. فإذا تطابق الترتيبان كانت كل ⁦D⁩ تساوي صفرًا. وكلما اختلف الترتيبان كبرت مربعات الفروق ⁦D²⁩، فنجمعها ونعوّض المجموع في قانون سبيرمان ⁦r = ١‎ − ٦‎ΣD² ÷ n(n² − ١‎)⁩ حيث n عدد العناصر. والترتيبان المتطابقان يعطيان ⁦ΣD² = ٠‎⁩ و⁦r = ١‎⁩، والترتيبان المتعاكسان تمامًا يعطيان ⁦r = −١‎⁩. ونستعمل المربعات حتى لا تلغي الفروق الموجبة السالبة. أما الفروق العادية فمجموعها دائمًا صفر، وهذا فحص سريع لرتبك. وملاحظة: القانون دقيق إذا لم تكن هناك قيم متكررة؛ ومع التكرار يكون تقريبًا جيدًا، وهكذا يُستعمل في كتابنا. ويبيّن الجدول حكمين يقيّمان ثماني فطائر في معرض مدرسي (من ١٠). هنا ⁦ΣD² = ٦٫٥‎⁩ و⁦n = ٨‎⁩ و⁦n(n² − ١‎) = ٨‎ × ٦٣‎ = ٥٠٤‎⁩، إذن ⁦r = ١‎ − ٦‎ × ٦٫٥‎ ÷ ٥٠٤‎ = ١‎ − ٣٩‎ ÷ ٥٠٤‎ = ٠٫٩٢٢٦‎⁩.

الفطيرةالحكم 1الحكم 2الرتبة 1الرتبة 2⁦D⁩⁦D²⁩
⁦1⁩⁦7⁩⁦6⁩⁦5⁩⁦3.5⁩⁦1.5⁩⁦2.25⁩
⁦2⁩⁦5⁩⁦4⁩⁦2.5⁩⁦2⁩⁦0.5⁩⁦0.25⁩
⁦3⁩⁦9⁩⁦8⁩⁦7⁩⁦6⁩⁦1⁩⁦1⁩
⁦4⁩⁦6⁩⁦7⁩⁦4⁩⁦5⁩⁦−1⁩⁦1⁩
⁦5⁩⁦8⁩⁦9⁩⁦6⁩⁦7⁩⁦−1⁩⁦1⁩
⁦6⁩⁦5⁩⁦6⁩⁦2.5⁩⁦3.5⁩⁦−1⁩⁦1⁩
⁦7⁩⁦10⁩⁦10⁩⁦8⁩⁦8⁩⁦0⁩⁦0⁩
⁦8⁩⁦4⁩⁦3⁩⁦1⁩⁦1⁩⁦0⁩⁦0⁩
⁦ΣD = 0⁩⁦ΣD² = 6.5⁩
Worked examples
ترتيبان متطابقان: الرتب ⁦١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎⁩ للقائمتين. كل ⁦D = ٠‎⁩ فتكون ⁦ΣD² = ٠‎⁩ و⁦r = ١‎ − ٠‎ = ١‎⁩. وضع الحكمان العناصر بالترتيب نفسه.
جدول الفطائر خطوة خطوة. القيمتان ⁦٥‎⁩ عند الحكم الأول تشتركان في المكانين ٢ و٣ (رتبة ٢٫٥)؛ والقيمتان ⁦٦‎⁩ عند الحكم الثاني تشتركان في المكانين ٣ و٤ (رتبة ٣٫٥). الفروق ⁦D⁩ هي ⁦١٫٥‎, ٠٫٥‎, ١‎, −١‎, −١‎, −١‎, ٠‎, ٠‎⁩ (مجموعها صفر)، ومربعاتها ⁦٢٫٢٥‎, ٠٫٢٥‎, ١‎, ١‎, ١‎, ١‎, ٠‎, ٠‎⁩ (مجموعها ٦٫٥). فيكون ⁦r = ١‎ − ٣٩‎ ÷ ٥٠٤‎ = ٠٫٩٢٢٦‎⁩.
قراءة النتيجة. ⁦r = ٠٫٩٢٢٦‎⁩ موجبة وقريبة من ⁦١‎⁩: يتفق الحكمان بقوة على ترتيب الفطائر. لكنها لا تقول شيئًا عن الدرجات نفسها؛ فقد يكون الحكم الثاني أشدّ تقديرًا فقط.
Class activity

يرتّب صديقان كل منهما خمس مواد دراسية من الأحب (١) إلى الأقل حبًّا (٥) دون تكرار. أوجد ⁦D⁩ لكل مادة وتحقق أن ⁦ΣD = ٠‎⁩ واحسب r. هل يتفقان؟

Practice
1
الرتب ⁦١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎, ٥‎, ٦‎⁩ مقترنة بالرتب ⁦٢‎, ١‎, ٤‎, ٣‎, ٦‎, ٥‎⁩. أوجد ⁦ΣD²⁩ و⁦r⁩.
2
لـ ⁦n = ٥‎⁩ و⁦ΣD² = ١٤‎⁩ أوجد r.
3
رتب x هي ⁦١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎, ٥‎⁩ ورتب y هي ⁦٥‎, ٤‎, ٣‎, ٢‎, ١‎⁩. أوجد r.
4
مجموع الفروق ⁦D⁩ عند تلميذ يساوي ٢. ماذا يدل ذلك؟
5
حكمان يرتّبان ست فطائر. الحكم الأول ⁦١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎, ٥‎, ٦‎⁩ والثاني ⁦١‎, ٣‎, ٢‎, ٤‎, ٦‎, ٥‎⁩. أوجد ⁦D⁩ و⁦ΣD²⁩ و⁦r⁩.