Selitysaste R² – kuinka hyvin malli selittää vaihtelua?
Selitysaste R² on yleisin tapa kuvata, kuinka hyvin malli sopii aineistoon. Se kertoo, kuinka suuri osuus selitettävän muuttujan vaihtelusta selittyy mallilla. Tällä laskurilla voit laskea R²:n joko havaituista ja ennustetuista arvoista tai havaintopareista, joista sovitetaan regressiosuora.
Määritelmä
Selitysaste on luku väliltä 0 ja 1, joka ilmaisee selitetyn vaihtelun osuuden kokonaisvaihtelusta. R² = 1 tarkoittaa, että malli selittää kaiken vaihtelun täydellisesti, ja R² = 0, ettei malli selitä vaihtelua keskiarvoa paremmin. Selitysaste ilmaistaan usein prosentteina.
Kaava ja selitys
Yleinen, kaikkiin malleihin sopiva määritelmä perustuu neliösummiin:
R² = 1 − SSjäännös ÷ SSkokonais
jossa SSjäännös = Σ(yᵢ − ŷᵢ)² on havaittujen ja ennustettujen arvojen erotusten neliöiden summa ja SSkokonais = Σ(yᵢ − ȳ)² on havaintojen poikkeamien neliöiden summa keskiarvosta. Yksinkertaisessa lineaarisessa regressiossa tämä yksinkertaistuu korrelaatiokertoimen neliöksi:
R² = r²
Vaiheittainen esimerkki
Havaitut arvot y = 3, 5, 7, 9, 11 ja mallin ennusteet ŷ = 2,8, 5,1, 7,0, 8,9, 11,2.
- Keskiarvo: ȳ = 7. SSkokonais = (3−7)² + (5−7)² + (7−7)² + (9−7)² + (11−7)² = 40.
- Jäännökset: 0,2, −0,1, 0, 0,1, −0,2; niiden neliöiden summa SSjäännös = 0,1.
- Selitysaste: R² = 1 − 0,1 ÷ 40 = 0,9975 eli noin 99,8 %.
Tuloksen tulkinta
- R² lähellä 1: malli selittää suuren osan vaihtelusta.
- R² ≈ 0: malli ei selitä vaihtelua keskiarvoa paremmin.
- R² < 0: mahdollista vain valmiilla ennusteilla – malli on keskiarvoa huonompi.
Korkea R² ei yksin takaa hyvää mallia: ylisovitettu malli voi saada korkean arvon harjoitusaineistossa mutta yleistyä huonosti. R²:ta kannattaa tarkastella yhdessä jäännösten ja mallin tulkittavuuden kanssa.
Käyttökohteet
- Regressioanalyysi: mallin sopivuuden raportointi.
- Mallien vertailu: kuinka paljon selittäjien lisääminen kasvattaa selitysastetta.
- Ennustetarkkuus: selitetyn ja selittämättömän vaihtelun osuudet.
- Laadunvarmistus: kalibrointisuoran sopivuuden arviointi.
Selitysaste opinnoissa
Selitysaste kuuluu regressioanalyysin perusteisiin ja esiintyy korrelaation neliönä jo lukion tilasto- ja regressio-osiossa. Yliopiston tilastotieteessä R² yleistetään neliösummien suhteeksi ja täydennetään korjatulla selitysasteella, joka ottaa huomioon selittäjien määrän usean muuttujan malleissa.