SALI · Bioštatistika 2025/2026 · Téma 9

Štatistika 9 — Korelácia a Lineárna regresia

Pearsonov r · Spearmanov ρ · Korelačná matica · ŷ=a+bx · R² · CORREL · SLOPE · INTERCEPT · RSQ
⏱ 120 min 📊 5 interaktívnych grafov 📐 15 príkladov 📝 Test 10 otázok 🎓 Hodnotenie A–FX

Časový harmonogram hodiny

0–20 min
Korelácia — definícia, typy, scatter plot
20–40 min
Pearsonov r, Spearmanov ρ, t-test r
40–65 min
Lineárna regresia — rovnica, MNŠ, predikcia
65–75 min
R², reziduály, predpoklady, chyby
75–100 min
Príklady 1–15 (z cvičení UVLF, Excel)
100–120 min
Test + hodnotenie A–FX

Stupnica hodnotenia |r| a R²

r=−1
Veľmi silná −
Silná −
Stredná −
Žiadna
Stredná +
Silná +
Veľmi silná +
r=+1
|r|Sila korelácieR² = r²Interpretácia modelu
0,00–0,19Zanedbateľná0–4 %Model takmer nič nevysvetľuje
0,20–0,39Slabá4–16 %Slabý vzťah
0,40–0,59Stredná16–36 %Použiteľný vzťah
0,60–0,79Silná36–64 %Dobre opisuje vzťah
0,80–1,00Veľmi silná64–100 %Výborný model

Plán hodiny

1
Korelácia — princíp, typy a scatter plot (20 min)
0–20 min
⌄
  • Korelácia: miera sily a smeru lineárneho vzťahu (−1 až +1)
  • Pozitívna (r→+1): obe premenné rastú | Negatívna (r→−1): jedna rastie, druhá klesá | Nulová (r≈0): žiadny lineárny vzťah
  • ⚠️ r=0 ≠ žiadny vzťah — len žiadny LINEÁRNY vzťah!
  • Scatter plot: VŽDY prvý krok pred výpočtom r — vizuálna kontrola
  • Excel: =CORREL(Y_rozsah; X_rozsah) alebo =PEARSON(Y; X)
  • Data Analysis: Correlation → Input vrátane hlavičiek → Labels in First Row: ✓
2
Pearsonov r, Spearmanov ρ a t-test významnosti (20 min)
20–40 min
⌄
  • Pearsonov r: kvantitatívne dáta, normalita. Citlivý na outliers!
  • Spearmanov ρ: ordinálne dáta alebo outliers. Počíta na poradí (rank). Robustnejší.
  • t-test r: t = r×√(n−2)/√(1−r²), df=n−2 | H₀: r=0 | Excel: =T.DIST.2T(ABS(t), n-2)
  • ⚠️ Korelácia ≠ kauzalita! Vysoké r = súvislosť, NIE príčinnosť
3
Lineárna regresia — rovnica, MNŠ, predikcia (25 min)
40–65 min
⌄
  • Rovnica: ŷ = a + b·x (PRÍČINA x = os X, NÁSLEDOK y = os Y)
  • b = sklon: o koľko sa zmení Y keď X vzrastie o 1. Excel: =SLOPE(Y; X)
  • a = intercept: Y pri X=0. Excel: =INTERCEPT(Y; X)
  • ⚠️ SLOPE(Y; X) — NAJPRV Y! Opačné poradie = nesprávny výsledok!
  • Excel: =RSQ(Y; X) → R² | =FORECAST.LINEAR(x; Y; X) → predikcia
4
R², reziduály, predpoklady a chyby (10 min)
65–75 min
⌄
  • R² = r²: podiel variability Y vysvetlený modelom. Zvyšok (1−R²) = iné faktory
  • Extrapolácia: predikcia MIMO rozsahu dát = nespoľahlivá
  • Multikolinearita: prediktory navzájom korelované → problém pri mnohonásobnej regresii
  • Predpoklady: linearita | normalita reziduálov | homoskedasticita | nezávislosť
5
Test — preskúšanie (20 min)
100–120 min
⌄
  • 5 Pravda/Nepravda + 5 výber zo 4 = 100 bodov, hodnotenie A–FX
Zn.%HodnotenieZn.%Hodnotenie
A90–100VýborneD60–69Uspokojivo
B80–89Veľmi dobreE50–59Dostatočne
C70–79DobreFX<50Nedostatočne

Všetky vzorce a Excel funkcie — prehľad

── PEARSONOV r ───────────────────────────────────────── =CORREL(Y_rozsah; X_rozsah) alebo =PEARSON(Y; X) −1 ≤ r ≤ +1 ── T-TEST VÝZNAMNOSTI r ──────────────────────────────── t = r × √(n−2) / √(1−r²), df = n−2 =T.DIST.2T(ABS(t); df) obojstranný =T.DIST.RT(t; df) pravostranný (H₁: r>0) =T.DIST(t; df; TRUE) ľavostranný (H₁: r<0) ── LINEÁRNA REGRESIA ─────────────────────────────────── =SLOPE(Y; X) sklon b — NAJPRV Y, potom X! =INTERCEPT(Y; X) intercept a =RSQ(Y; X) R² = r² =FORECAST.LINEAR(x_nové; Y; X) predikcia ── KORELAČNÁ MATICA ──────────────────────────────────── Dáta → Analýza dát → Correlation Input: všetky stĺpce vrátane hlavičiek Labels in First Row: ✓ ── SPEARMANOV ρ ──────────────────────────────────────── =RANK.AVG(hodnota; rozsah; 1) pre každý stĺpec =CORREL(rank_Y; rank_X) Spearmanov ρ

1. Korelácia — princíp a typy

Pearsonov korelačný koeficient r Meria silu a smer lineárneho vzťahu. −1 ≤ r ≤ +1
r=+1: dokonalá pozitívna | r=0: žiadna lineárna | r=−1: dokonalá negatívna
⚠️ Záporné r ≠ slabá korelácia! Silu určuje |r|, znamienko určuje SMER.
⚠️ r=0 ≠ žiadny vzťah! Pearsonov r zachytí len LINEÁRNY vzťah. Krivočiary vzťah môže byť silný aj keď r≈0. Vždy nakresli scatter plot PRED výpočtom r!

2. Pearsonov vs. Spearmanov

Pearsonov rSpearmanov ρ
Typ dátKvantitatívneOrdinálne alebo kvantitatívne
PredpokladNormalitaŽiadny — neparametrický
OutliersCitlivý!Robustný
VzťahLineárnyMonotónny
Excel=CORREL(Y;X)RANK.AVG → CORREL na rankoch

3. Os X a Y — kľúčové pravidlo

Os X — Nezávislá
PRÍČINA
To, čo ovplyvňuje. Vstup, prediktor.
Vek, teplota, energia, stres.
Os Y — Závislá
NÁSLEDOK
To, čo sa mení v závislosti od X.
Hmotnosť, spotreba, mlieko, tlak.
⚠️ SLOPE(Y; X), INTERCEPT(Y; X), RSQ(Y; X) — NAJPRV Y! Obrátené poradie = nesprávny sklon.

4. Lineárna regresia

ŷ = a + b·x
b: o koľko sa zmení Y keď X vzrastie o 1. b>0 → rastúca | b<0 → klesajúca
a: Y pri X=0. Nie vždy má biologický zmysel!
MNŠ: minimalizuje SSE = Σ(yᵢ−ŷᵢ)²
💡 Excel: Klikni na bod v grafe → pravý klik → Pridať trendovú čiaru → Lineárna → zaškrtni "Zobraziť rovnicu" + "Zobraziť R²". Pre presné hodnoty použi =SLOPE() a =INTERCEPT().

5. R² — determinačný index

R² = r² — koeficient determinácie
Koľko % variability Y model vysvetľuje. Zvyšok (1−R²) = iné faktory.
<0,3
Slabý model
0,3–0,6
Priemerný model
0,6–0,8
Dobrý model
>0,8
Výborný model
⚠️ R²=r². Ak r=0,80 → R²=0,64 (nie 0,80!). R² je vždy menší ako r (keď r<1).

6. Najčastejšie chyby

ChybaSprávny postup
Korelácia = kauzalitaSilné r = súvislosť, nie príčinnosť!
SLOPE(X; Y) obráteneSprávne: SLOPE(Y; X) — NAJPRV Y
R²=0,80 si mýlim s r=0,80R²=r², teda r=√R²≈0,894
Extrapolácia mimo rozsahPredikcia platí len v rozsahu pôvodných dát
r=0 = žiadny vzťahr=0 = žiadny LINEÁRNY vzťah!

Interaktívne scatter ploty zo všetkých 4 cvičení UVLF.

Graf 1 — C1: Vek × Hmotnosť psov (n=12). r=0,967, ŷ=1,142x+13,561, R²=0,935
Psy (vek, hmotnosť)
Regresná priamka ŷ=1,142x+13,561
Reziduály (skutočná − predpovedaná)
Graf 2 — C2: Stres × Krvný tlak koní (n=10). r=0,999, ŷ=0,903x+91,99, R²=0,998
Kone
Regresná priamka (R²=0,998 — takmer dokonalá)
Graf 3 — C3: Energia × Produkcia mlieka kráv (n=12). r=0,998, ŷ=0,341x−10,201, R²=0,997
Kravy
Regresná priamka ŷ=0,341x−10,201
Graf 4 — C4: Teplota × Spotreba krmiva ošípaných (n=14). r=−0,999, ŷ=−0,845x+68,07, R²=0,997
Ošípané
Regresná priamka (záporný sklon — negatívna korelácia)
Graf 5 — Typy korelácie: pozitívna, negatívna, nulová a krivočiara (r≈0 ale vzťah existuje!)
Pozitívna (r≈+0,9)
Negatívna (r≈−0,9)
Nulová (r≈0)
Krivočiara (r≈0, ale kvadratický vzťah!)

Všetky príklady z UVLF cvičení C1–C4 (Korelacie_UVLF.xlsx). Excel: CORREL, SLOPE, INTERCEPT, RSQ, t-test r.

📝 10 otázok⏱ 20 minút 🎯 Každá = 10 bodov🎓 FX < 50 %
0 / 10 zodpovedaných

Doplňujúce materiály

📌 Šablóna záverečnej interpretácie (UVLF)

Medzi [X] a [Y] sme zistili [pozitívnu/negatívnu] lineárnu závislosť.
Rovnica ŷ=[b]x+[a] hovorí, že každá jednotka [X] navyše spôsobí zmenu [Y] o [b] jednotiek.
Pearsonov r=[hodnota] naznačuje [silu] koreláciu (p=[p-hodnota]).
R²=[hodnota] → model vysvetľuje [R²×100] % variability [Y]. Zvyšných [(1−R²)×100] % = iné faktory.
Pamätaj: korelácia NEZNAMENÁ príčinnosť!

💻 Kompletné Excel funkcie

FunkciaČo vypočítaPoznámka
=CORREL(Y;X)Pearsonov rPoradie nezáleží
=SLOPE(Y;X)Sklon bNAJPRV Y!
=INTERCEPT(Y;X)Intercept aNAJPRV Y!
=RSQ(Y;X)R² = r²—
=FORECAST.LINEAR(x;Y;X)Predikcia ŷLen v rozsahu dát!
=RANK.AVG(v;r;1)Poradie (Spearman)Krok 1 pred CORREL

🧠 Kontrolné otázky