厦门大学《应用多元统计分析》第07章_因子分析.ppt

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1、第七章 因子分析第一节第一节 引言引言 第二节第二节 因子分析模型因子分析模型 第三节第三节 因子载荷矩阵求解因子载荷矩阵求解 第四节第四节 公因子重要性的分析公因子重要性的分析 第五节第五节 实例分析与计算机实现实例分析与计算机实现 第一节第一节 引言引言n一般认为因子分析是从一般认为因子分析是从Charles Spearman在在1904年发表的文年发表的文章章对智力测验得分进行统计分析对智力测验得分进行统计分析开始，他提出这种方法开始，他提出这种方法用来解决智力测验得分的统计方法。目前因子分析在心理学、用来解决智力测验得分的统计方法。目前因子分析在心理学、社会学、经济学等学科中都取得了成

2、功的应用，是多元统计社会学、经济学等学科中都取得了成功的应用，是多元统计分析中典型方法之一。分析中典型方法之一。n因子分析因子分析(factor analysis)也是一种降维、简化数据的技术。也是一种降维、简化数据的技术。它通过研究众多变量之间的内部依赖关系，探求观测数据中它通过研究众多变量之间的内部依赖关系，探求观测数据中的基本结构，并用少数几个的基本结构，并用少数几个“抽象抽象”的变量来表示其基本的的变量来表示其基本的数据结构。这几个抽象的变量被称作数据结构。这几个抽象的变量被称作“因子因子”，能反映原来，能反映原来众多变量的主要信息。原始的变量是可观测的显在变量，而众多变量的主要信息。

3、原始的变量是可观测的显在变量，而因子一般是不可观测的潜在变量。因子一般是不可观测的潜在变量。n例如，在商业企业的形象评价中，消费者可以通过一系列指例如，在商业企业的形象评价中，消费者可以通过一系列指标构成的一个评价指标体系，评价百货商场的各个方面的优标构成的一个评价指标体系，评价百货商场的各个方面的优劣。但消费者真正关心的只是三个方面：商店的环境、商店劣。但消费者真正关心的只是三个方面：商店的环境、商店的服务和商品的价格。这三个方面除了价格外，商店的环境的服务和商品的价格。这三个方面除了价格外，商店的环境和服务质量，都是客观存在的、抽象的影响因素，都不便于和服务质量，都是客观存在的、抽象的影响

4、因素，都不便于直接测量，只能通过其它具体指标进行间接反映。因子分析直接测量，只能通过其它具体指标进行间接反映。因子分析就是一种通过显在变量测评潜在变量，通过具体指标测评抽就是一种通过显在变量测评潜在变量，通过具体指标测评抽象因子的统计分析方法。又比如，在研究区域社会经济发展象因子的统计分析方法。又比如，在研究区域社会经济发展中，描述社会与经济现象的指标很多，过多的指标容易导致中，描述社会与经济现象的指标很多，过多的指标容易导致分析过程复杂化。一个合适的做法就是从这些关系错综复杂分析过程复杂化。一个合适的做法就是从这些关系错综复杂的社会经济指标中提取少数几个主要因子，每一个主要因子的社会经济指标

5、中提取少数几个主要因子，每一个主要因子都能反映相互依赖的社会经济指标间共同作用，抓住这些主都能反映相互依赖的社会经济指标间共同作用，抓住这些主要因素就可以帮助我们对复杂的社会经济发展问题进行深入要因素就可以帮助我们对复杂的社会经济发展问题进行深入分析、合理解释和正确评价。分析、合理解释和正确评价。n因子分析的内容非常丰富，常用的因子分析类型是因子分析的内容非常丰富，常用的因子分析类型是R型因子型因子分析和分析和Q型因子分析。型因子分析。R型的因子分析是对变量作因子分析，型的因子分析是对变量作因子分析，Q型因子分析是对样品作因子分析。本章侧重讨论型因子分析是对样品作因子分析。本章侧重讨论R型因子

6、型因子分析。分析。第二节第二节 因子分析模型因子分析模型一一 因子分析的数学模型因子分析的数学模型 二二 因子载荷阵的统计意义因子载荷阵的统计意义 一、因子分析的数学模型一、因子分析的数学模型n无论是无论是R型或型或Q型因子分析，都用公共因子型因子分析，都用公共因子F代替代替X，一般要，一般要求求mp，m2时，我们可以逐次对每两个公共因子和进行上述旋转。时，我们可以逐次对每两个公共因子和进行上述旋转。对公因子对公因子Fl和和Fk进行旋转，就是对进行旋转，就是对A的第的第l和和k两列进行正交变两列进行正交变换，使这两列元素平方的相对方差之和达到最大，而其余各换，使这两列元素平方的相对方差之和达到

7、最大，而其余各列不变，其正交变换矩阵为列不变，其正交变换矩阵为二、因子得分二、因子得分n n 第五节第五节 实例分析与计算机实现实例分析与计算机实现一一 利用利用SPSS进行因子分析进行因子分析 二二 因子分析在市场研究中的应用因子分析在市场研究中的应用 一、利用一、利用SPSS进行因子分析进行因子分析n（一）（一）操作步骤操作步骤1.在在SPSS窗口中选择窗口中选择AnalyzeData ReductionFactor，调，调出因子分析主界面出因子分析主界面图图(7.1)，并将变量，并将变量X1X13移入移入Variables框中。框中。图图7.1 因子分析主界面因子分析主界面 2.点击点击

8、Descriptives按钮，展开相应对话框，见图按钮，展开相应对话框，见图7.2。选择。选择Initial solution复选项。这个选项给出各因子的特征值、各因复选项。这个选项给出各因子的特征值、各因子特征值占总方差的百分比以及累计百分比。单击子特征值占总方差的百分比以及累计百分比。单击Continue按钮，返回主界面。按钮，返回主界面。图图7.2 Descriptives子对话框子对话框 3.点击点击Extraction按钮，设置因子提取的选项，见图按钮，设置因子提取的选项，见图7.3。在。在Method下拉列表中选择因子提取的方法，下拉列表中选择因子提取的方法，SPSS提供了七种提供

9、了七种提取方法可供选择，一般选择默认选项，即提取方法可供选择，一般选择默认选项，即“主成分法主成分法”。在在Analyze栏中指定用于提取因子的分析矩阵，分别为相关栏中指定用于提取因子的分析矩阵，分别为相关矩阵和协方差矩阵。在矩阵和协方差矩阵。在Display栏中指定与因子提取有关的输栏中指定与因子提取有关的输出项，如未旋转的因子载荷阵和因子的碎石图。在出项，如未旋转的因子载荷阵和因子的碎石图。在Extract栏栏中指定因子提取的数目，有两种设置方法：一种是在中指定因子提取的数目，有两种设置方法：一种是在Eigenvalues over后的框中设置提取的因子对应的特征值的范后的框中设置提取的因

10、子对应的特征值的范围，系统默认值为围，系统默认值为1，即要求提取那些特征值大于，即要求提取那些特征值大于1的因子；的因子；第二种设置方法是直接在第二种设置方法是直接在Number of factors后的矩形框中输后的矩形框中输入要求提取的公因子的数目。这里我们均选择系统默认选项，入要求提取的公因子的数目。这里我们均选择系统默认选项，单击单击Continue按钮，返回主界面。按钮，返回主界面。图图7.3 Extraction子对话框子对话框 4.点击点击Rotation按钮，设置因子旋转的方法。这里选择按钮，设置因子旋转的方法。这里选择Varimax(方差最大旋转方差最大旋转)，并选择，并选择

11、Display栏中的栏中的Rotated solution复选框，在输出窗口中显示旋转后的因子载荷阵。复选框，在输出窗口中显示旋转后的因子载荷阵。单击单击Continue按钮，返回主界面。按钮，返回主界面。图图7.4 Rotation子对话框子对话框 5.点击点击Scores按钮，设置因子得分的选项。选中按钮，设置因子得分的选项。选中Save as variables复选框，将因子得分作为新变量保存在数据文件中。复选框，将因子得分作为新变量保存在数据文件中。选中选中Display factor score coefficient matrix复选框，这样在结复选框，这样在结果输出窗口中会给出因

12、子得分系数矩阵。单击果输出窗口中会给出因子得分系数矩阵。单击Continue按钮按钮返回主界面。返回主界面。6.单击单击OK按钮，运行因子分析过程。按钮，运行因子分析过程。图图7.5 Scores子对话框子对话框（二）（二）主要运行结果解释主要运行结果解释1.Communalities（给出变量共同度）（给出变量共同度）变量共同度反映每个变量对所提取的所有公共因子的依赖程度，变量共同度反映每个变量对所提取的所有公共因子的依赖程度，此数值是因子载荷阵中每一行的因子载荷量的平方和，提取的此数值是因子载荷阵中每一行的因子载荷量的平方和，提取的因子个数不同，变量共同度也不同。因子个数不同，变量共同度也

13、不同。2.Total Variance Explained（给出各公因子方差贡献表）（给出各公因子方差贡献表）Initial Eigenvalues给出初始相关矩阵或协差阵矩阵的特征值，给出初始相关矩阵或协差阵矩阵的特征值，用于确定哪些因子应该被提取，共有三项：用于确定哪些因子应该被提取，共有三项：Total列为各因子列为各因子对应的特征值，本例中共有四个因子对应的特征值大于对应的特征值，本例中共有四个因子对应的特征值大于1，因，因此应提取相应的四个公因子；此应提取相应的四个公因子；%of Variance列为各因子的方差列为各因子的方差贡献率；贡献率；Cumulative%列为各因子的累积方

14、差贡献率，由表列为各因子的累积方差贡献率，由表7.1可以看出，前四个因子已经可以解释可以看出，前四个因子已经可以解释89.651%的方差。的方差。Rotation Sums of Squared Loadings给出提取出的公因子经过给出提取出的公因子经过旋转后的方差贡献情况。旋转后的方差贡献情况。表表7.1 特征根与方差贡献率表特征根与方差贡献率表 表表7.2 旋转前因子载荷阵旋转前因子载荷阵表表7.3 旋转后因子载荷阵旋转后因子载荷阵 注意：在因子表达式中的各变量为进行标准化变换后的标准变注意：在因子表达式中的各变量为进行标准化变换后的标准变量，均值为量，均值为0，标准差为，标准差为1。7

15、.由于我们已经在由于我们已经在Scores子对话框中选择了子对话框中选择了Save as variables复选框，因此，因子得分已经作为新的变量保存在数据文件复选框，因此，因子得分已经作为新的变量保存在数据文件中，变量名分别为中，变量名分别为fac1_1、fac2_1、fac3_1和和fac4_1。此后，。此后，我们还可以利用因子得分进行其他的统计分析。我们还可以利用因子得分进行其他的统计分析。表表7.4 因子得分系数矩阵因子得分系数矩阵 二、因子分析在市场研究中的应用二、因子分析在市场研究中的应用n表表7.5是研究消费者对购买牙膏偏好的调查数据。通过市场的是研究消费者对购买牙膏偏好的调查数

16、据。通过市场的拦截访问，用拦截访问，用7级量表询问受访者对以下陈述的认同程度（级量表询问受访者对以下陈述的认同程度（1表示非常不同意，表示非常不同意，7表示非常同意）。表示非常同意）。V1：购买预防蛀牙的牙膏是重要的；：购买预防蛀牙的牙膏是重要的；V2：我喜欢使牙齿亮泽的牙膏；：我喜欢使牙齿亮泽的牙膏；V3：牙膏应当保护牙龈；：牙膏应当保护牙龈；V4：我喜欢使口气清新的牙膏；：我喜欢使口气清新的牙膏；V5：预防坏牙不是牙膏提供的一项重要利益；：预防坏牙不是牙膏提供的一项重要利益；V6：购买牙膏时最重要的考虑是富有魅力的牙齿。：购买牙膏时最重要的考虑是富有魅力的牙齿。表表7.5 牙膏属性评分得分

17、表牙膏属性评分得分表n将表将表7.5中的数据通过中的数据通过SPSS进行因子分析，得到相关结果是：进行因子分析，得到相关结果是：1.特征根和累计贡献率特征根和累计贡献率 表表7.6 方差贡献率表方差贡献率表 从表从表7.6可以看出，提取两个因子累计方差贡献率就达到可以看出，提取两个因子累计方差贡献率就达到82%，第三个特征根相比下降较快，因此我们选取两个公共因子。第三个特征根相比下降较快，因此我们选取两个公共因子。2.因子的含义因子的含义为了得到意义明确的因子含义，我们将因子载荷阵进行方差最为了得到意义明确的因子含义，我们将因子载荷阵进行方差最大法旋转，得到旋转后的因子载荷矩阵如下表大法旋转，

18、得到旋转后的因子载荷矩阵如下表7.7。表表7.7 旋转后因子载荷矩阵旋转后因子载荷矩阵 n从因子载荷阵可以看出：因子从因子载荷阵可以看出：因子1与与V1（预防蛀牙），（预防蛀牙），V3（保（保护牙龈），护牙龈），V5（预防坏牙）相关性强，其中（预防坏牙）相关性强，其中V5的载荷是负数，的载荷是负数，是由于这个陈述是反向询问的；因子是由于这个陈述是反向询问的；因子2与与V2（牙齿亮泽），（牙齿亮泽），V4（口气清新），（口气清新），V6（富有魅力）的相关系数相对较高。因（富有魅力）的相关系数相对较高。因此，我们命名因子此，我们命名因子1为为“护牙因子护牙因子”，是人们对牙齿的保健，是人们对牙齿的保健态度；因子态度；因子2是是“美牙因子美牙因子”，说明人们，说明人们“通过牙膏美化通过牙膏美化牙齿牙齿影响社交活动影响社交活动”的重视。从这两方面分析，对牙膏生的重视。从这两方面分析，对牙膏生产企业开发新产品都富有启发意义。产企业开发新产品都富有启发意义。本章结束本章结束