第8讲因子分析与对应分析优秀课件

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因子分析 PPT课件

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同时假定随机向量 X 满足以下模型: X 1 a11F1 a12 F2 a1m Fm 1 X a F a F a F 2 12 1 22 2 2m m 2 X p a p1 F1 a p 2 F2 a pm Fm P 则称模型(3.1)为正交因子模型。
设 X ( X1 , X 2 ,
E( F ) 0 , Cov( F ) I m (即 F 的各分量方差为 1,且互不相关) 。又设 (1, 2 , , p ) 与 F 互不相关,且
2 E ( ) 0 , Cov( ) diag(12 ,2 , 2 , p )。
之因子分析
SPSS软件
• 因子分析(Factor Analysis)是多元统计 分析中处理降维问题的一种重要方法。变 量的共线性很多是都对分析结果具有显著 的影响。所谓降维,就是独钓共线性,剩 下的,或者合并的都是线性无关的,或者 正交的,或者垂直的。
一、什么是主成分分析和因子分析?
• 主成分分析(Principal Components Analysis)也是多元统计分析中简化数据 结构(降维问题)的一种重要方法。简化 数据结构是指将某些较复杂的数据结构通 过变量变换等方法使相互依赖的变量变成 互不相关的;或把高维空间的数据投影到 低维空间,使问题得到简化而损失的信息 市的实证 设施建设情况。
案例1
• 中国统计年鉴,2005,各地区城市市政设施数据。 变量有: • City—城市名称; • X1—年末实有道路长度(公里); • X2—年末实有道路面积(万平方公里); • X3—城市桥梁(座); • X4—城市排水管道长度(公里); • X5—城市污水日处理能力(万立方米); • X6—城市路灯(盏);

因子分析方法ppt课件

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10
因子分析数学模型中几个相关概念
举例说明:
11
12
因子分析的五大基本步骤
第一步:因子分析的前提条件
由于因子分析的主要任务之一是对原有变量进行浓缩,即将 原有变量中的信息重叠部分提取和综合成因子,进而最终实 现减少变量个数的目的。因此它要求原有变量之间应存在较 强的相关关系。否则,如果原有变量相互独立,相关程度很 低,不存在信息重叠,它们不可能有共同因子,那么也就无 法将其综合和浓缩,也就无需进行因子分析。本步骤正是希 望通过各种方法分析原有变量是否存在相关关系,是否适合 进行因子分析。
2
因子分析的基本模型
因子分析模型中,假定每个原始变量由两部分组成: 共同因子和唯一因子。 共同因子是各个原始变量所共有的因子,解释变 量之间的相关关系。
唯一因子顾名思义是每个原始变量所特有的因子, 表示该变量不能被共同因子解释的部分。原始变量 与因子分析时抽出的共同因子的相关关系用因子负 荷表示。
18
第四步:决定因素与命名
• 转轴后,要决定因素数目,选取较少因素 层面,获得较大的解释量。在因素命名与 结果解释上,必要时可将因素计算后之分 数存储,作为其它程序分析之输入变量。
19
第五步:计算各样本的因子得分
• 因子分析的最终目标是减少变量个数,以 便在进一步的分析中用较少的因子代替原 有变量参与数据建模。本步骤正是通过各 种方法计算各样本在各因子上的得分,为 进一步的分析奠定基础。
因子分析方法
1
因子分析的基本概念
因子分析的概念 就是在尽可能不损失信息或少损失信息的情况下,将多个变量减少为 少数几个潜在的因子。也就是用少数几个因子来描述许多指标或因素之 间的联系,以较少几个因子来反映原资料的大部分信息的统计学分析方 法 主成分分析(Principal component analysis): 是因子分析的一个特例,是使用最多的因子提取方法。它通过坐标 变换手段,将原有的多个相关变量,做线性变化,转换为另外一组不相 关的变量。选取前面几个方差最大的主成分,这样达到了因子分析较少 变量个数的目的,同时又能与较少的变量反映原有变量的绝大部分的信 息。 两者关系:主成分分析(PCA)和因子分析(FA)是两种把变量维数降 低以便于描述、理解和分析的方法,而实际上主成分分析可以说是因子 分析的一个特例

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(2)因子提取 研究如何在样本数据的基础上提取综合因子。
(3)因子旋转
通过正交旋转或斜交旋转使提取出的因子具有可解 释性。
(4)计算因子得分
通过各种方法求解各样本在各因子上的得分,为进 一步分析奠定基础。
❖ 2、因子分析前提条件——相关性分析:
分析方法主要有:
(1)计算相关系数矩阵(correlation coefficients matrix)
1 2 为p的特0 征根,
标准化特征向量,则
为u对1 , 应u2 的,, up
1
Σ = U
2
U AA + D
p
u1 u2
up
1
0
1u1u1 2u2u2
0
u1 u2
p
up
mumum m1um1um1
1u1
2u2
pu p
1u1
2
u2
p
(4)方差贡献率----指公共因子对实测变量的贡献,又称变异量 方差贡献率=特征值G/实测变量数p,是衡量公共因子相对重 要性的指标,Gi越大,表明公共因子Fj对X*的贡献越大,该因 子的重要程度越高 如因子分析案例中 F1的贡献率为3.113/5=62.26%
因子的基本内容
❖ 1、因子分析的基本步骤:
如果相关系数矩阵中的大部分相关系数值均 小于0.3,即各变量间大多为弱相关,原则 上这些变量不适合进行因子分析。
(2)计算反映象相关矩阵(Anti-image correlation matrix)
(3)巴特利特球度检验(Bartlett test of sphericity )
该检验以原有变量的相关系数矩阵为出发点,其零假 设H0是:相关系数矩阵为单位矩阵,即相关系数矩阵 主对角元素均为1,非主对角元素均为0。(即原始变 量之间无相关关系)。

第八章因子分析PPT课件

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9 11 5 20
11 27 17 42

Σ
5 17 52 5


20

42

5
86

则Σ可分解为
Σ=AA′+D
其中
2 1
4 0 0 0
4 3
0 2 0 0
, B

A
1 7
0 0 2 0




9 2
都称为一个因子。十项得分与这四个因子之间的关系可以描
述为如下的因子模型:
xi=μi+fi1+fi2+fi3+fi4+εi, i=1,2,⋯,10
其中f1, f2, f3, f4表示四个因子,称为公共因子(common factor)
,aij称为xi在因子fj上的载荷(loading),μi是xi的均值,εi是xi不
x*=μ*+A*f+ε*
这个模型能满足类似于前述因子模型的假定,即
第12页/共48页
E f 0

*
E
ε
0

V f I
V ε * D*

Cov f , ε * Cov f , ε C 0


D* diag( 1*2 , 2*2 ,
1.A的元素a ij

x i =μ i +a i1 f 1 +a i2 f 2 +⋯+a im f m +ε i
Cov xi , f j ai Cov f , f j Cov i , f j aij
m

因子分析与聚类分析ppt课件

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图8-6 Fac精to选rPPST课c件ores 对话框
23
(1)Save as variables 复选项,将因子得分作为 新变量保存在数据文件中。
(2) Method 栏,指定计算因子得分的方法。其中, Regression 选项为回归法,Bartlett 选项为巴特利 特法,Anderson-Rubin 选项是为了保证因子的正 交性而对Bartlett 因子得分的调整。
(3)Display factor score coefficient matrix 复
选项,选择此项将在输出窗中显示因子得分系数矩
阵,是标准化的得分系数。原始变量值进行标准化
后,可以根据该矩阵给出的系数计算各观测量的因
子得分,还显示协方差精选矩PP阵T课件。
24
8、单击“Options”按钮,进入Options对话框,可以进一 步选择各种输出项。如图8-7 所示。
数目。 (5)Maximum iterations for Convergence 参数框,
指定因子分析收敛的最大迭代次数。
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20
6、单击“Rotation”按钮,展开Rotation对话框,如图8-5 所示,可以选择因子旋转方法。
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21
图8-5 Rotation 对话框
(1)Method 框,选择旋转方法。其中,None 表示 不进行旋转,Varimax为方差最大旋转法,Direct Oblilmin为直接斜交旋转法,Quartmax为四次最大 正交旋转法,Equamax为平均正交旋转法,Promax 为斜交旋转法。
2、 KMO 检验
KMO检验统计量是用于比较变量间简单相关系数和偏相
关系数的指标,取值在0和1之间。值越接近于1,意味着变

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1
21
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特征根为: 1 1.55 2 0.85 3 0.6
0.475 0.883 0
U
0.629
0.331 0.707
0.629 0.331 0.707
0.475 1.55 0.883 0.85
A 0.629 1.55 0.331 0.85
因子分析:潜在的假想变量和随机影响变量 的线性组合表示原始变量。
因子分析(探索)与结构方程模型(验证)
3
第3页/共96页
第二节 因子分析的数学模型
一、数学模型 1.R型因子分析数学模型(按列)
设 X i (i 1,2,, p) p 个变量,如果表示为
X i ai1F1 aimFm i (m p)
X1 11 12

X
2
21
22
X
p
p1
p2
1m F1 1
2m
F2
2
pm
Fm
p
或X AF
4
第4页/共96页
称为 F1, F2,, Fm公共因子,是不可观测的变量,
他们的系数称为因子载荷。i 是特殊因子,是不能被
前m个公共因子包含的部分。并且满足:
3、公共因子Fj方差贡献的统计意义
因子载荷矩阵中各列元素的平方和
Sj
a p i 1
2 ij
p
r
i 1
2
(
xi
,
Fj
)
称为Fj ( j 1,, m) 对 X i 的方差贡献和。衡量Fj的相对重
要性。
12
第12页/共96页
(三)因子分析模型的性质

第八章因子分析

第八章因子分析
对 x i 所特有的,即每门课程的考试成绩可以
看作由一个公因子(与智力相一致)和一个特殊 因子之和组成。
例2 考虑人的五个生理指标:收缩压(x 1 ),舒 张压( x 2 ),心跳间隔( x 3 ),呼吸间隔( x 4 ),舌 下温度( x 5 )。从生理学的知识知道这五个指标
是受植物神经的交感神经和副交感神经这两个
(8.1)
神经和副交感神经,那么可以设想变量
xp ap1F1 ap2F2 apmFm p
用矩阵表示:
x1 a11 a12 a1m F1 1
x2
a21
a22
a2m
F2
2
x
p
a
p1
ap2
a
pm
Fm
p
X AF ε
高维空间中的互相垂直的m个坐标
例1
1
2
3
4
5
6
1.古典语 1
2.法语 0.83
1
3.英语 0.78 0.67
1
4.数学 0.70 0.67 0.64
1
5.判别 0.66 0.65 0.54 0.54 1
6.音乐 0.63 0.57 0.51 0.51 0.4 1
表中课程是按照相关系数从上到下递减排列的。 Spearman注意到相关矩阵中一个有趣的规律: 如果不考虑对角元素的话,任意两列的元素大致
Y1 11X1 12X2 Y2 21X1 22X2
1p X p 2pXp
Yp p1X1 p2X2 pp X p
(8.2)
其中, i j 为随机向量 X 的相关矩阵的特征值 所对应的特征向量的分量,因为特征向量之 间彼此正交,从X 到 Y 的转换关系是可逆的, 即有

因子分析 PPT

因子分析 PPT
aij j l ji
i 1, 2,..., p; j 1, 2,..., m
每一个公共因子的载荷系数之平方和 等于对应的特征根,即该公共因子的 方差。
p
j
ai2j
g
2 j
i1
• 极大似然法(maximum likelihood factor)
假定原变量服从正态分布,公共因 子和特殊因子也服从正态分布,构 造因子负荷和特殊方差的似买的VIP时长期间,下载特权不清零。
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因子分析ppt课件

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因子分析的类型:
1、探索性因子分析 (exploratory)
2、验证性因子分析 (confirmatory)
EFA:事先对观测数 据背后的因子个数一 无所知,用于探索因 子的维度;
CFA:研究者根据某 种理论或先验知识对 因子个数或结构提出Hale Waihona Puke 假设,研究是作为检 验假设的工具;
一、因子分析原理
1、因子分析模型
因子抽取方法的选择一般考虑因子分 析的目的和对变量方差的了解程度:
如果因子分析的目的是用最少的因子 最大程度地解释原始数据中的方差,或特 殊因子、误差带来的方差很小,则用主 成分分析法。
如果目的是确定数据结构,但不了解 变量方差的情况,则用公因子分析法。
五、解释因子(rotation)
初始因子很难解释,大多数因子都和很多变 量有关,因子的实际意义难以理解和把握。 因子旋转使因子结构更简单、更易于理解。
了变量之间的相关分。析中最重要的统计量,相当于回归系
数,是连接观测变量与公因子的纽带,
如果公因子间不相关(常作为假设),
它反映了因子与变量间线性相关程度。
公因子方差(communality)也称共同度,指 观测变量方差中由公因子决定的比例,它说明 了如果以公因子替代观测变量,原来每个变量 的信息被保留的程度。
因子分析的应用:主要目的是浓缩数据
1、寻求基本结构(summarization) 2、数据化简(data reduction)
观测变量很多且 相互存在高相关时, 描述和分析问题存 在困难,进一步统 计分析受到限制;
将大量的观测变量 化为少数的几个因 子,建立简洁的概 念系统,并可用因 子值进行进一步的 统计分析;
当公因子间不相关时,某变量 xi 的公因子方差

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表中的术语
Inertia-惯量, 为每一维到其重心的加权距离的平方。它 度量行列关系的强度。
Singular Value-奇异值(是惯量的平方根),反映了 是行与列各水平在二维图中分量的相关程度,是对行与列 进行因子分析产生的新的综合变量的典型相关系数。
Chi Square-就是关于列联表行列独立性c2检验的c2统 计量的值,和前面表中的相同。其后面的Sig为在行列独立 的零假设下的p-值,注释表明自由度为(4-1)×(3-1)=6, Sig.值很小说明列联表的行与列之间有较强的相关性。
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4
例子(数据ChMath.txt )
该数据关于汉字读写能力的变量有三个水 平:
“纯汉字”意味着可以完全自由使用纯汉 字读写,
“半汉字”意味着读写中只有部分汉字 (比如日文),
而“纯英文”意味着只能够读写英文而不 会汉字。而数学成绩有4个水平(A、B、C、 D)。
虽然对不同数据类型所产生结果的解释有 所不同,数学的原理是一样的。下面通过 对ChMath.txt数据的计算和结果分析来 介绍对应分析。
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首先看对应分析结果的一个主要SPSS展示,然后 再解释该图的来源和解释。
运用纯汉字的点和最好的数学成绩A最接近,而不会汉字 只会英文的点与最差的数学成绩F(或者D,虽然在纵坐 标稍有差距)最接近,而优用秀课件部,精彩分无限!汉字的和数学成绩B接11近。
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SPSS的实现
打开ChMath.sav数据,其形式和本章开始的 列联表有些不同。其中ch列代表汉字使用的三 个水平;而math列代表数学成绩的四个水平; 第一列count实际上是ch和math两个变量各 个水平组合的出现数目,也就是列联表中间的数 目。
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8、因子得分的协方差矩阵
反映各因子间的联系程度。
注:本例只提取了一个公共因子,故表格内容无实际意义。
例2 利用因子分析过程分析一年内各个城市的日照情况。 数据文件:“主要城市日照数.sav” 。
【Analyze】/【Data Reduction】/【Factor】 要求:选入分析变量
要求:输出因子分析适用条件的检验
Descriptives:选择需要输出的统计量
要求:输出相关系数矩阵;进行因子分析适用条件的检验
所有变量间的相关系数矩阵 显著性水平
相关系数矩阵的行列式值 KMO 检验和Bartlett球形检验
(统计量)
单变量描述统计量:各分析变量的均值、标准差及观测数 原始分析结果:原变量的公因子方差、与变量相同个数的因 子、各因子的特征根及其所占总方差的百分比和累计百分比
要求:用均值代替缺失值
(选择缺失值处理方法)
因子载荷矩阵和结构矩阵按数值大小排序 不显示绝对值小于指定数的载荷系数
(选择系数的输出方式)
结果解读:
1、相关系数矩阵表
变量间相关性很高
2、 KMO检验和Bartlett球形检验结果表
接近0.9,适合 做因子分析
拒绝原假设,认为 各变量之间不独立
注: KMO检验用于检验变量间的偏相关系数是否过小,一般,
输出主成分转换矩阵
(设置旋转解的输出)
输出二维或三维的因子载荷图
Factor Scores:因子得分
要求:输出因子得分系数矩阵
回归法 巴特列特法 安德森-鲁宾法
(在数据文件中建立一个新变量,用于保存各观测量的因子得分) (因子得分计算方法)
(输出因子得分系数矩阵及因子协方差矩阵)
Options对话框
(2)然后,根据相关性(或相似性)的大小把变量(或样品)分 组,使得同组内的变量(或样品)之间的相关性(或相似性)较 高,但不同组的变量相关性(或相似性)较低。
依据处理的对象不同,可以分为两类: R型因子分析,对变量做降维处理 Q型因子分析,对样本做降维处理
•R型因子分析
因子分析的几个概念: • 1、因子载荷
第8讲因子分析与对 应分析
主成分分析——【Factor】过程
对观测量数目没有严格要求
主成分分析是将多个指标化为少数相互无 关的综合指标的统计方法,通常数学上的处理 就是将原来的p个指标做线性组合,作为新的综 合指标,记第一个综合指标为F1。
选取这个线性组合的原则是令F1的方差最 大,称F1为第一主成分;然后选取第二主成分 F2,且F1与F2的协方差为0,类似构造其余的 主成分。
第一节 因子分析——【Factor】过程
主成分分析的推广和发展,对观测量数目要求至少是变量的5倍以上, 且越多越好
一、因子分析简介
• 做什么? 因子分析是多元统计分析中处理降维的一种统计方法,它主要将 具有错综复杂关系的变量或者样品综合为数量较少的几个因子, 以再现原始变量与因子之间的相互关系。
• 基本思想: (1)首先,通过变量(或样品)的相关系数矩阵(或相似系数矩 阵)内部结构的研究,找出能控制所有变量(或样品)的少数几 个随机变量(常称为因子)去描述多个变量(或样品)之间的相 关(相似)关系;
4、主成分表
列出了所有的主成分,且按照特征根从大到小次序排列。
说明:第一主成分特征根为5.280,方差贡献率为88.001%,前两个主成 分的累计贡献率为94.504%,根据提取因子的条件——特征值大于1, 本例只选出一个因子。
5、碎石图
按照特征根大小排列的主成分散点图。纵坐标为特征值,横坐标为因子数。
提取一个主成分即可
6、因子负荷矩阵
用来反映各个变量的变异主要由哪些因子解释。
X 1 0 . 9 7 7 F 1 1 ,,X 6 0 . 9 2 7 F 1 6
7、因子得分系数矩阵
得出用各个变量的线性组合表达的主成分。
F 1 0 . 1 8 5 X 1 0 . 1 8 2 X 2 0 . 1 6 3 X 3 0 . 1 8 2 X 4 0 . 1 7 8 X 5 0 . 1 7 6 X 6
• 2、变量共同度
• 3、公因子Fj的方差贡献
• 4、因子旋转
因子旋转的目的是为了使得因子载荷阵的结构简化,便于 对公共因子进行解释。
这里所谓的结构简化是使每个变量仅在一个公共因子上有 较大的载荷,而在其余公共因子上载荷比较小。
这种变换因子载荷阵的方法称为因子轴的旋转。旋转的方 法有很多种,如正交旋转,斜交旋轴等。
• 5、因子得分
• 因子分析的一般步骤
二、引例(练习一)
例1 利用因子分析过程分析各个城市的市政设施建设情况。 数据文件:“各地区城市市政设施.sav”,下表是部分数据。
【Analyze】/【Data Reduction】/【Factor】 要求:选入分析变量
(因子分析的变输出碎石图
要求:输出因子得分系数阵
要求:采用方差最大化正交旋转;输出因子载荷图
KMO大于0.9时效果最佳,小于0.5时不适宜做因子分析。 Bartlett球形检验用于检验相关系数矩阵是否是单位阵,如果
结论是不拒绝该假设,则表示各个变量都是各自独立的。
3、变量共同度表
给出了提取公共因子前后各变量的共同度(衡量公共因子的相对重要性指标)
该变量95.4%的 信息已经被提取
说明:比如变量X1的共同度位0.954,即提取的公共因子对变量X1的 方差做出了95.4%的贡献。
(相关矩阵)
相关系数矩阵的逆矩阵 再生相关系数矩阵
反映像协方差阵和相关阵
Extraction:选择因子提取的方法
要求:输出碎石图
(选择公共因子的提取方法)
相关矩阵 协方差矩阵
(设定公共因子提取标准)
显示未经旋转变换的因子提取结果 显示碎石图,体现各因子重要程度
以特征根大于指定数值为提取标准
自定义提取因子的数量
(收敛时的最大迭代次数)
公共因子的提取方法: (1)主成分分析法(默认); (2)不加权最小二乘法; (3)广义最小二乘法; (4)极大似然法; (5)主轴因子法; (6) 因子法; (7)影像因子法
Rotation:选择因子旋转的方法
方差最大化正交旋转 斜交旋转法
(因子旋转的方法)
四分旋转法 平均正交旋转法 斜交旋转法
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