2.3 Concepto de Correlación Lineal

Comprende la fuerza y dirección de las relaciones mediante el coeficiente r y evita trampas lógicas.

Estudiar en la plataforma interactiva

Situación real

¿Las cigüeñas traen a los bebés?

En las 14 capitales con estación del IDEAM, la altitud y la temperatura media tienen una relación casi perfecta: r = −0,981. La lluvia anual y los días de lluvia, una fuerte: r = 0,863. La altitud y los días de lluvia, casi ninguna: r = −0,034.

Pero una correlación fuerte no dice por qué pasa. En el año 2000, el estadístico Robert Matthews publicó un artículo con un título irónico: «Las cigüeñas traen a los bebés». En los países europeos con más cigüeñas nacían más bebés. Nadie lo cree: era una advertencia contra las conclusiones apresuradas.

Fuente: IDEAM, Normales Climatológicas 1991–2020 de las capitales; Matthews (2000), «Storks Deliver Babies (p = 0.008)», Teaching Statistics. Secciones 18.2 y 18.3 del libro «Matemáticas para un mundo sostenible».

El mismo grupo de ciudades, tres relaciones

Momento animado

Las mismas capitales, tres nubes

Dale «Reproducir» y mira cómo cambia r cuando las mismas capitales se miran con otras dos variables.

−2−2−1−100112233temperatura media (vertical) y altitud
0%
Etapas

Etapa 1 de 6 · Altitud y temperatura

Cada punto es una capital, con cada variable en desviaciones estándar. Al subir, hace más frío: los puntos caen casi sobre una recta que baja. r = −0,981.

Coeficiente r

−0,981

con 14 capitales

Lo que dice

muy fuerte

negativa

El Coeficiente rr

Para no decir simplemente "se parecen mucho", usamos un número exacto entre -1 y 1. Mueve el control para ver la nube que corresponde a cada valor.

Laboratorio

El termómetro de la correlación

Mueve rr de −1 a 1: el signo dice la dirección y el tamaño dice qué tan pegados van los puntos a la recta.

00252550507575100100xy
  • Datos (xi,yi)(x_i, y_i)
  • Recta de mínimos cuadrados

Correlación rr

+0,50

Determinación R2R^2

25%

Pendiente mm

0,48

r = +0,50

Correlación positiva moderada: cuando x sube, y tiende a subir y se ve la tendencia, con bastante dispersión alrededor de la recta.

La Dirección (El Signo)

Indica la pendiente de la recta.

+Creciente
-Decreciente
La Fuerza (El Valor Absoluto)

Indica qué tan pegados están los puntos a la recta.

"Una correlación de r=−0,9r = -0{,}9 es más fuerte que una de r=+0,5r = +0{,}5, aunque sea negativa."

Ejemplo resuelto

Un balón que sube y baja

Un balón se lanza hacia arriba. Su altura, en metros, a los 0, 1, 2, 3 y 4 segundos es 0, 3, 4, 3 y 0 (datos hipotéticos, del modelo h = 4t − t²). Calcula r.

  1. 1

    Las medias

    tˉ=2hˉ=0+3+4+3+05=2\begin{gathered} \bar{t} = 2 \\ \bar{h} = \frac{0 + 3 + 4 + 3 + 0}{5} = 2 \end{gathered}
  2. 2

    Los productos de las desviaciones

    La mitad de los puntos sube y la otra mitad baja.
    (−2)(−2)+(−1)(1)+0+(1)(1)+(2)(−2)=4−1+0+1−4=0\begin{aligned} &(-2)(-2) + (-1)(1) + 0 \\ &\quad + (1)(1) + (2)(-2) \\ &= 4 - 1 + 0 + 1 - 4 = 0 \end{aligned}
  3. 3

    El coeficiente

    Si la suma de los productos es 0, la covarianza es 0, y r también.
    r=0r = 0
  4. 4

    La lectura

    La altura depende por completo del tiempo: la relación es perfecta, pero no es una recta. r solo mide relaciones lineales. Antes de calcular r, haz el diagrama.

Ejemplo de la sección 18.3 del libro «Matemáticas para un mundo sostenible». Cuentas verificadas con sympy.

Práctica

Problema tipo PISA: Salud Pública
Un estudio médico encuentra una correlación de r = −0,85 entre las horas de ejercicio semanal y la grasa corporal en adultos mayores.
¿Qué significa este número en lenguaje común?
Problema tipo PISA: Ventas de Verano
Se observó una correlación positiva muy fuerte (r = 0,92) entre la venta de helados y los ataques de tiburones en una ciudad costera.
¿Cuál es la conclusión más lógica?
Ejercicio 3: Más hospitales, más muertes
En los municipios con más hospitales mueren más personas al año.
¿Cuál es la variable de confusión más probable?
Ejercicio 4 (tipo Saber 11): Un solo punto
Los puntos (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4) y (5, 5) tienen r = 1. Se agrega el punto (6, 0).
¿Qué le pasa a r?
Ejercicio 5: ¿Quitamos a Quibdó?
Para los días de lluvia y la lluvia anual de las 14 capitales, r ≈ 0,863. Sin Quibdó, que queda muy lejos de las demás, r ≈ 0,788.
¿Qué es lo más honesto?
Ejercicio 6: Noches frías, días frescos
En las 14 capitales, la temperatura mínima media y la máxima media tienen r ≈ 0,97.
¿Qué se puede concluir?