散点图

统计与概率

sàn diǎn tú

散点图把成对的值绘制成坐标平面上的一个个点,用来揭示两个变量之间的关系。

Visualization

Definition

散点图是用点展示两组数字之间关系的图表,每个点代表一个数据点,一个值在 x 轴上,另一个值在 y 轴上。它为每个观测值绘制有序对 $(x, y)$,从而可以直观地检测两个定量变量之间关系的方向、形式和强弱,模式可以是线性的也可以是非线性的,异常值也会一目了然。形式上,散点图将双变量数据 $(X, Y)$ 的联合分布可视化;回归诊断使用残差对拟合值的散点图来检验模型假设(线性性、同方差性),而增强型散点图(例如带有边际分布或等高线叠加)能提供更丰富的分布信息。

Example

将每个学生的学习小时数绘在 x 轴,测验分数绘在 y 轴,点从左到右向上漂移,表明学习时间更长的学生往往得分更高。$50$ 栋房屋的房屋面积(x)与售价(y)的散点图可能展示出正线性趋势,并在点云中画出一条最佳拟合线。偏回归图(附加变量图)展示在剔除所有其他预测变量影响后,某一个预测变量与响应变量之间的关系,从而支持多元回归中的解释。

Key Insight

向上漂移的点云意味着正相关模式,向下漂移意味着负相关模式,随机分布的点云意味着没有模式;散点图揭示的信息比单纯的相关性更多,它能展示单一相关系数可能掩盖的非线性关系、聚类和异常值。安斯库姆四重奏说明,四组具有几乎相同的汇总统计量(均值、方差、相关性)的数据集,其散点图却可能截然不同,凸显了图形分析不可或缺的重要性。