1回の観測で2つの数値 (x_k, y_k) が得られたとする。

点 (x_k, y_k) をプロットすると散布図が得られる。

\(\overline{x}\), \(\overline{y}\) を それぞれ \(x_k\), \(y_k\) の平均とする。
\(\sigma_x\), \(\sigma_y\) をそれぞれ \(x_k\), \(y_k\) の標準偏差とする。

「x_k の偏差と y_k の偏差の積」の平均を， 共分散という。
\(\displaystyle{{\sigma_{xy}}^2=\dfrac{1}{n}\sum_{k=1}^n(x_k-\overline{x})(y_k-\overline{y})}\)

相関係数は
\(r=\dfrac{{\sigma_{xy}}^2}{\sigma_x\cdot\sigma_y}\)