統計與資料分析

相關係數與共變動

Correlation & Co-movement

兩種資產的月報酬一起升、反向走,或沒有直線關係?先看配對資料,再看 r。

先提問,再動手觀察

一起漲跌,還是只是看起來有關?

每個點代表同一個月的 A、B 資產報酬。切換配對資料的型態,再加入一筆完整的離群配對,觀察 r 與散佈圖。

以下為示範資料,並非即時行情。月報酬 2 = 2%;標準差與報酬差額以百分點計,不做年化。

01 · 先猜猜看r 接近 0,可以斷定完全沒有關係嗎?

同月配對報酬

資產 B 月報酬(%)
同月配對報酬7 筆觀察。橫軸:資產 A 月報酬(%)。縱軸:資產 B 月報酬(%)。可使用下方觀察值選單或資料表閱讀數字。-214-303
資產 A 月報酬(%)
配對觀察值(圓點)
第 1 筆 · 資產 A 月報酬(%): -3資產 B 月報酬(%): -2
閱讀資料表
7 筆觀察值;單位標示於欄位標題。
序號資產 A 月報酬(%)資產 B 月報酬(%)
1-3-2
2-2-1
3-10
401
512
623
734

目前配對資料的中心化平方和與交乘和

Sxx≈28;Syy≈28;Sxy≈28

交乘和除以兩個平方和乘積的平方根

r=2828×28≈1
  1. 任一序列無變異時,分母為0,相關係數無定義,不能填成0。
目前 Pearson r1.000
未加離群值的 r1.000
配對樣本數7

目前 r=1.000。正號表示同向、負號表示反向;絕對值描述直線關係的強弱。

相關不代表因果,歷史相關不保證未來維持;任一組沒有變異時 r 無定義。資料必須逐月正確配對,不能只刪除其中一邊。

把兩組資料相對各自平均的偏離配對相乘,除以兩組偏離平方和的平方根,得到無單位、介於 −1 與 +1 的 r。

你剛剛看到了什麼?

點往右上排列常有正相關,往右下常有負相關;曲線形狀即使清楚,r 也可能接近 0。單一離群觀察可能改變整體判讀。

先確認配對與圖形

不同資料組應使用相同期間與頻率。保留完整 X/Y 配對;本工具遇到缺漏或不同筆數會提醒,不會默默移除某一邊資料。離群值與非線性形狀應與 r 一起解讀。

再看一個例子

  1. 將同一期間的 X、Y 報酬放在同一列;2 代表 2%。
  2. 保留一對一的時間配對,確認兩組筆數相同且沒有缺漏。
  3. 計算 r,並用散布圖檢查形狀、離群值及是否有非線性模式。
展開正式定義與公式

Pearson 相關係數是配對數據的標準化共變動程度,用來描述線性關係,而不是因果關係。

Pearson 線性相關

配對偏差乘積和除以兩組偏差平方和乘積的平方根;任一平方和為零時無定義。

xᵢ / yᵢ
同一期間的觀察值;報酬率輸入 2 表示 2%,以百分數數值直接計算。
n / x̄ / s
n 是樣本觀察數,x̄ 是樣本平均,s 是以 n−1 作變異數分母的樣本標準差。
r
Pearson r 衡量線性相關,介於 −1 與 +1,無單位。任一組無變異時無定義。

常見誤區

相關不等於因果,r≈0 不排除非線性關係,歷史數字不保證未來保持。兩筆資料可能給出 ±1,但仍是非常有限的證據。

常見問題

兩組資料可以分開排序嗎?

不可以。每列代表同期間的觀察,分開排序或只刪一邊缺值會破壞配對,讓相關係數回答錯誤的問題。

r 接近 0 就沒有關係嗎?

不是。它只表示線性關係弱,資料仍可能有明顯的曲線關係。請同時檢查散布圖。

相關係數代表因果或未來關係嗎?

不代表。共同因素可能驅動兩者;歷史相關性也可能隨市場環境改變。

學完這頁,你可以…

  • 正負線性關係與離群值的影響
  • 相關不是因果,零相關不排除曲線關係
詞彙參考2 個名詞

需要時再查;內文有底線的名詞也可以直接點開。