10人の生徒に対して行われたテストAとテストBの得点が与えられた表から、テストAとテストBの得点の相関係数を求める問題です。

確率論・統計学相関係数統計データの分析
2025/5/22

1. 問題の内容

10人の生徒に対して行われたテストAとテストBの得点が与えられた表から、テストAとテストBの得点の相関係数を求める問題です。

2. 解き方の手順

相関係数は以下の式で計算できます。
r=SxySxxSyyr = \frac{S_{xy}}{\sqrt{S_{xx}S_{yy}}}
ここで、
Sxy=i=1n(xixˉ)(yiyˉ)=i=1nxiyinxˉyˉS_{xy} = \sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y}) = \sum_{i=1}^{n}x_iy_i - n\bar{x}\bar{y}
Sxx=i=1n(xixˉ)2=i=1nxi2nxˉ2S_{xx} = \sum_{i=1}^{n}(x_i - \bar{x})^2 = \sum_{i=1}^{n}x_i^2 - n\bar{x}^2
Syy=i=1n(yiyˉ)2=i=1nyi2nyˉ2S_{yy} = \sum_{i=1}^{n}(y_i - \bar{y})^2 = \sum_{i=1}^{n}y_i^2 - n\bar{y}^2
nnはデータの数(ここでは10)、xix_iはテストAの得点、yiy_iはテストBの得点、xˉ\bar{x}はテストAの平均点、yˉ\bar{y}はテストBの平均点です。
まず、テストAとテストBの平均点を計算します。
xˉ=1+1+2+4+7+8+8+9+10+1010=6010=6\bar{x} = \frac{1+1+2+4+7+8+8+9+10+10}{10} = \frac{60}{10} = 6
yˉ=2+4+3+5+4+5+6+7+6+810=5010=5\bar{y} = \frac{2+4+3+5+4+5+6+7+6+8}{10} = \frac{50}{10} = 5
次に、SxyS_{xy}, SxxS_{xx}, SyyS_{yy}を計算します。
i=110xiyi=(1×2)+(1×4)+(2×3)+(4×5)+(7×4)+(8×5)+(8×6)+(9×7)+(10×6)+(10×8)=2+4+6+20+28+40+48+63+60+80=351\sum_{i=1}^{10} x_i y_i = (1\times2) + (1\times4) + (2\times3) + (4\times5) + (7\times4) + (8\times5) + (8\times6) + (9\times7) + (10\times6) + (10\times8) = 2+4+6+20+28+40+48+63+60+80 = 351
Sxy=35110×6×5=351300=51S_{xy} = 351 - 10 \times 6 \times 5 = 351 - 300 = 51
i=110xi2=12+12+22+42+72+82+82+92+102+102=1+1+4+16+49+64+64+81+100+100=480\sum_{i=1}^{10} x_i^2 = 1^2+1^2+2^2+4^2+7^2+8^2+8^2+9^2+10^2+10^2 = 1+1+4+16+49+64+64+81+100+100 = 480
Sxx=48010×62=480360=120S_{xx} = 480 - 10 \times 6^2 = 480 - 360 = 120
i=110yi2=22+42+32+52+42+52+62+72+62+82=4+16+9+25+16+25+36+49+36+64=280\sum_{i=1}^{10} y_i^2 = 2^2+4^2+3^2+5^2+4^2+5^2+6^2+7^2+6^2+8^2 = 4+16+9+25+16+25+36+49+36+64 = 280
Syy=28010×52=280250=30S_{yy} = 280 - 10 \times 5^2 = 280 - 250 = 30
相関係数 rr を計算します。
r=51120×30=513600=5160=1720=0.85r = \frac{51}{\sqrt{120 \times 30}} = \frac{51}{\sqrt{3600}} = \frac{51}{60} = \frac{17}{20} = 0.85

3. 最終的な答え

0. 85

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