揭秘:SPSS同一個(gè)表‘解釋的總方差’可以同時(shí)解釋主成分分析的方差貢獻(xiàn)和因子分析的方差貢獻(xiàn)

又是一個(gè)輪到自己講課的難過周,主題是因子分析和主成分分析,剛好可以對(duì)比二者的差別。

然后就被一個(gè)細(xì)節(jié)困住了:為什么同一個(gè)解釋的總方差表可以解釋因子分析的因子方差貢獻(xiàn)率又可以解釋主成分分析的主成分方差貢獻(xiàn)率?

下面給出我的理解。

大背景:為研究全國各地區(qū)年人均收入的差異性和相似性,收集到1997年全國31個(gè)省市自治區(qū)各類經(jīng)濟(jì)單位包括國有經(jīng)濟(jì)單位、集體經(jīng)濟(jì)單位、聯(lián)營經(jīng)濟(jì)單位、股份制經(jīng)濟(jì)單位、外商投資經(jīng)濟(jì)單位、港澳臺(tái)經(jīng)濟(jì)單位和其他經(jīng)濟(jì)單位的年人均收入數(shù)據(jù)。即共7個(gè)變量。

數(shù)據(jù)部分展示:

圖1:1997年31省市7類經(jīng)濟(jì)單位年人均收入


圖2:解釋的總方差表

知識(shí)準(zhǔn)備:

主成分分析中的方差貢獻(xiàn)率

x=(x_{1} ,x_{2} ,\cdot\cdot \cdot  ,x_{p} )^T  p維隨機(jī)向量,y_{1} ,y_{2} ,\cdot \cdot \cdot ,y_{p} p個(gè)主成分,其中y_{i} =a_{1i} x_{1} +a_{2i} x_{2} +\cdot \cdot \cdot +a_{pi} x_{p}

主成分y_{i} 的貢獻(xiàn)率:\frac{\lambda _{i} }{\sum_{i=1}^p \lambda _{i} } =\frac{\lambda _{i} }{p} ,表示某個(gè)主成分y_{i} 解釋原始變量x_{1} ,x_{2} ,\cdot \cdot \cdot ,x_{p} 的能力。第一主成分y_{1} 的貢獻(xiàn)率最大,表明它解釋原是變量x_{1} ,x_{2} ,\cdot \cdot \cdot ,x_{p} 的能力最強(qiáng)。

因子分析中的方差貢獻(xiàn)率

(x_{1} ,x_{2} ,\cdot \cdot \cdot ,x_{p} )^T p維隨機(jī)變量,p_{1} ,p_{2} ,\cdot \cdot \cdot ,p_{m} 為公共因子,x_{1} ,x_{2} ,\cdot \cdot \cdot,x_{p} 為特殊因子,其中

x_{i} =\mu _{i} +a_{i1} f_{1} +a_{i2} x_{2} +\cdot \cdot \cdot +a_{im} f_{m} +\varepsilon _{i}

因子f_{i} 的方差貢獻(xiàn)率:\frac{S_{j} ^2 }{p} ,其中S_{j} ^2 =\sum_{i=1}^p a_{ij} ^2 ,表示:因子f_{j} 的方差貢獻(xiàn)是因子載荷矩陣A中第j列元素的平方和。

解釋:

主成分分析解釋是符合常規(guī)思路的,就是方差比方差和,表‘解釋的總方差’也是這樣體現(xiàn)的。

因子分析解釋在給出上述因子分析的方差貢獻(xiàn)率公式也就清晰了。即它是成份矩陣(選擇因子個(gè)數(shù)與原始變量個(gè)數(shù)一致時(shí))每列的平方和,即對(duì)應(yīng)的方差/方差貢獻(xiàn)率。

圖3:SPSS結(jié)果


圖4:手動(dòng)計(jì)算結(jié)果

很多時(shí)候,有些問題想著想著就很自然了。寫完這個(gè),感覺就是理所當(dāng)然,糾結(jié)的原因是自己沒有理順。

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