第章主成分分析报告
主成分分析报告
主成分分析报告第一点：主成分分析的定义与重要性主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种统计方法，它通过正交变换将一组可能相关的变量转换为一组线性不相关的变量，这组变量称为主成分。
这种方法在多变量数据分析中至关重要，尤其是在数据的降维和可视化方面。
在实际应用中，数据往往包含多个变量，这些变量可能存在一定的相关性。
这样的数据集很难直接进行分析和理解。
主成分分析通过提取数据中的主要特征，将原始的多维数据转化为少数几个互相独立的主成分，使得我们能够更加清晰地看到数据背后的结构和模式。
主成分分析的重要性体现在以下几个方面：1.降维：在数据集中存在大量变量时，通过PCA可以减少数据的维度，简化模型的复杂性，从而降低计算成本，并提高模型的预测速度。
2.去除相关性：PCA能够帮助我们识别和去除变量间的线性相关性，使得我们分析的是更加纯净的独立信息。
3.数据可视化：通过将多维数据映射到二维或三维空间中，PCA使得数据的可视化成为可能，有助于我们直观地理解数据的结构和模式。
4.特征提取：在机器学习中，PCA可以作为一种特征提取工具，提高模型的性能和泛化能力。
第二点：主成分分析的应用案例主成分分析在各个领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的案例：1.图像处理：在图像处理领域，PCA被用于图像压缩和特征提取。
通过将图像转换到主成分空间，可以大幅度减少数据的存储空间，同时保留图像的主要信息。
2.金融市场分析：在金融领域，PCA可以用来分析股票或证券的价格动向，通过识别影响市场变化的主要因素，帮助投资者做出更明智的投资决策。
3.基因数据分析：在生物信息学领域，PCA被用于基因表达数据的分析。
通过识别和解释基因间的相关性，PCA有助于揭示生物过程中的关键基因和分子机制。
4.客户细分：在市场营销中，PCA可以用来分析客户的购买行为和偏好，通过识别不同客户群的主要特征，企业可以更有效地制定市场策略和个性化推荐。
主成分分析报告
主成分分析报告在当今的数据驱动的世界中，我们经常面临着处理大量复杂数据的挑战。
如何从这些海量的数据中提取有价值的信息，简化数据结构，发现潜在的模式和趋势，成为了数据分析领域的重要课题。
主成分分析（Principal Component Analysis，简称 PCA）作为一种强大的数据分析工具，为我们提供了一种有效的解决方案。
主成分分析是一种多元统计分析方法，其主要目的是通过对原始变量的线性组合，构建一组新的不相关的综合变量，即主成分。
这些主成分能够尽可能多地保留原始数据的信息，同时实现数据的降维。
让我们先来了解一下主成分分析的基本原理。
假设我们有一组观测数据，每个观测包含多个变量。
主成分分析的核心思想是找到一组新的坐标轴，使得数据在这些坐标轴上的投影具有最大的方差。
第一个主成分就是数据在方差最大方向上的投影，第二个主成分则是在与第一个主成分正交的方向上，具有次大方差的投影，以此类推。
为什么要进行主成分分析呢？首先，它能够帮助我们简化数据结构。
当我们面对众多相关的变量时，通过主成分分析可以将其归结为少数几个综合变量，从而减少数据的复杂性，便于后续的分析和处理。
其次，主成分分析可以去除数据中的噪声和冗余信息，突出数据的主要特征，有助于发现数据中的隐藏模式和关系。
此外，它还可以用于数据压缩和可视化，使得我们能够更直观地理解数据。
在实际应用中，主成分分析有着广泛的用途。
在图像处理领域，它可以用于图像压缩和特征提取，减少图像数据的存储空间，同时保留图像的主要特征。
在金融领域，主成分分析可以用于构建投资组合，通过对多个金融资产的分析，找出主要的影响因素，从而优化投资组合。
在生物学研究中，主成分分析可以用于分析基因表达数据，发现不同样本之间的差异和相似性。
接下来，我们来看看如何进行主成分分析。
首先，需要对原始数据进行标准化处理，以消除量纲的影响。
然后，计算数据的协方差矩阵或相关矩阵。
接着，通过求解特征值和特征向量，确定主成分的方向和权重。
05主成分分析资料报告
主成分分析专题§1 引言我们在作数据分析处理时，涉及的样品往往包含有多个测量指标（比如p 个指标），较多的指标会带来分析问题的复杂性。
然而，这些指标彼此之间常常存在着一定程度的、有时甚至是相当高的相关性，这就使含在观测数据中的信息在一定程度上有所重叠。
主成分分析就是一种通过降维技术把多个指标约化为少数几个综合指标的统计分析方法。
这些综合指标能够反映原始指标的绝大部分信息，它们通常表示为原始p 个指标的某种线性组合。
为了使这些综合指标所含的信息互不重叠，应要求它们互不相关。
例如，考虑p ＝2的情形，假设共有n 个样品，每个样品都测量了两个指标),(21x x ，它们大致分布在一个椭圆。
如图所示。
显然，在坐标系21Ox x 中，n 个点的坐标1x 和2x 呈现某种线性相关性。
我们将该坐标系按逆时针方向旋转某个角度θ变成新坐标系21Oy y ，这里1y 是椭圆的长轴方向，2y 是短轴方向。
旋转公式为112212cos sin sin cos y x x y x x θθθθ=+⎧⎨=-+⎩ 易见，n 个点在新坐标系下的坐标1y 和2y 几乎不相关。
1y 和2y 称为原始变量1x 和2x 的综合变量，n 个点在1y 轴上的方差达到最大，即在此方向上所含的有关n 个样品间差异的信息是最多的。
因此，若欲将二维空间的点投影到某个一维方向，则选择1y 轴方向能使信息的损失降低到最小。
我们称1y 轴为第一主成分，而与1y 轴正交的2y 轴，有着较小的方差，称为第二主成分。
第一主成分的效果与椭圆的形状有很大关系，椭圆越是扁平，n 个点在1y 轴上的方差就相对越大，在2y 轴上的方差就相对越小。
考虑这样两种极端的情形：一种是椭圆的长轴与短轴的长度相等，即椭圆变成圆，第一主成分只含有二维空间点的约一半信息，若仅用这一个综合变量，则将损失约50％的信息，这显然是不可取的。
造成它的原因是，原始变量1x 和2x 的相关程度几乎为零，也就是说，1x 和2x 所包含的信息几乎互不重叠，因此无法用一个一维的综合变量来代替它们。
主成分分析实验报告
主成分分析地信0901班陈任翔010******* 【实验目的及要求】掌握主成分分析与因子分析的思想和具体步骤。
掌握SPSS实现主成分分析与因子分析的具体操作。
【实验原理】1.主成分分析的主要目的是希望用较少的变量去解释原来资料中的大部分变异，将我们手中许多相关性很高的变量转化成彼此相互独立或不相关的变量。
通常是选出比原始变量个数少，能解释大部分资料中的变异的几个新变量，即所谓主成分，并用以解释资料的综合性指标。
由此可见，主成分分析实际上是一种降维方法。
2.因子分析研究相关矩阵或协方差矩阵的内部依赖关系，它将多个变量综合为少数几个因子，以再现原始变量与因子之间的相关关系。
【实验步骤】1.数据准备●1）首先在Excel中打开“水样元素成分分析数据”，删除表名“水样元素成分分析数据”,保存数据。
●3）数据格式转换。
2.数据描述分析操作1）Descriptives过程点击Analyze下的Descriptive Statistics选项，选择该选项下的Descriptives●选中待处理的变量（左侧的As…..Hg等）；●点击使变量As…..Hg 移至Variable(s)中；●选中Save standrdized values as variables；●点击Options2）数据标准化标准化处理后的结果2.主成分分析1）点击Analyze下的Data Reduction选项，选择该选项下的Factor过程。
选中待处理的变量，移至Variables2）点击Descriptives判断是否有进行因子分析的必要Coefficients(计算相关系数矩阵)Significance levels(显著水平)KMO and Bartlett’s test of sphericity (对相关系数矩阵进行统计学检验)Inverse(倒数模式）：求出相关矩阵的反矩阵；Reproduced(重制的):显示重制相关矩阵，上三角形矩阵代表残差值，而主对角线及下三角形代表相关系数；Determinant(行列式)：求出前述相关矩阵的行列式值；Anti-image(反映像)：求出反映像的共同量及相关矩阵。
主成份分析报告(包含sas程序)
主成分分析实验报告实验内容：表1的数据是广东省各地市经济发展的基本数据，其中X1-城镇人口占常住人口比例（%），X2-固定资产投资（亿元），X3-人均可支配收入（元）,X4-人均消费支出（元）,X5-社会消费品零售总额（亿元）,X6-第三产业占GDP百分比（%），X7-出口总额（亿美元）,X8-人均地区生产总值（元）。
表1 安徽省各地市经济发展的基本数据城市X1X2X3X4X5X6X7X8广州82.532659.8527609.622820.93615.7760.9374.0588424.71189深圳1001709.1529244.521526.12567.9453.21619.7992022.45885珠海87.16410.5122858.617948.4404.4644.8177.8369652.80797汕头69.58291.913650.911659.5661.9639.540.1620282.83847佛山92.361470.5624577.919295.61408.7835245.7880391.16195韶关47.29356.516288.711467.6278.3645 5.7919490.55365河源40.5198.1512137.998054.92139.534.914.1313729.38507梅州46.2162.9813113.310365.7267.9839.3 6.7112528.23307惠州61.27758.972127817913.9491.137.8171.4935615.98569汕尾57289.4312560.218735.73282.0638.29.4813287.30274东莞86.391094.0833044.624269.9959.0751.2551.6759274.23927中山86.34545.6123088.3917414.7549.7639.4177.3662222.89651江门50.08492.0719003.7614262.87562.0734.279.4931915.39277阳江46.72239.4913075.219164.85305.383612.321999.29294湛江38.99393.2313665.210470.1559.9439.913.6516537.29201茂名37.5180.0113160.649764.1591.0543.1 5.3219853.45836肇庆44.89462.771506311030.3275.7843.720.322169.19445清远34.93841.2414314.799851.89303.5631.914.1522513.00645潮州62.1162.9812398.210758.29207.8937.618.718653.62032揭阳45.36393.513169.2410463.1341.4633.625.2514093.4095云浮50.2240.191321111383.48117.9133.7 6.1614128.88059利用主成分分析综合出适当的主成分及相应的主成分得分；利用上面的主成分得分对样品进行聚类分析，并给出适当的结论。
主成分分析实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过主成分分析（PCA）方法，对给定的数据集进行降维处理，从而简化数据结构，提高数据可解释性，并分析主成分对原始数据的代表性。
二、实验背景在许多实际问题中，数据集往往包含大量的变量，这些变量之间可能存在高度相关性，导致数据分析困难。
主成分分析（PCA）是一种常用的降维技术，通过提取原始数据中的主要特征，将数据投影到低维空间，从而简化数据结构。
三、实验数据本次实验采用的数据集为某电商平台用户购买行为的调查数据，包含用户年龄、性别、收入、职业、购买商品种类、购买次数等10个变量。
四、实验步骤1. 数据预处理首先，对数据进行标准化处理，消除不同变量之间的量纲影响。
然后，进行缺失值处理，删除含有缺失值的样本。
2. 计算协方差矩阵计算标准化后的数据集的协方差矩阵，以了解变量之间的相关性。
3. 计算特征值和特征向量求解协方差矩阵的特征值和特征向量，特征值表示对应特征向量的方差，特征向量表示数据在对应特征方向上的分布。
4. 选择主成分根据特征值的大小，选择前几个特征值对应特征向量作为主成分，通常选择特征值大于1的主成分。
5. 构建主成分空间将选定的主成分进行线性组合，构建主成分空间。
6. 降维与可视化将原始数据投影到主成分空间，得到降维后的数据，并进行可视化分析。
五、实验结果与分析1. 主成分分析结果根据特征值大小，选取前三个主成分，其累计贡献率达到85%，说明这三个主成分能够较好地反映原始数据的信息。
2. 主成分空间可视化将原始数据投影到主成分空间，绘制散点图，可以看出用户在主成分空间中的分布情况。
3. 主成分解释根据主成分的系数，可以解释主成分所代表的原始数据特征。
例如，第一个主成分可能主要反映了用户的购买次数和购买商品种类，第二个主成分可能反映了用户的年龄和性别，第三个主成分可能反映了用户的收入和职业。
六、实验结论通过本次实验，我们成功运用主成分分析（PCA）方法对数据进行了降维处理，提高了数据可解释性，并揭示了数据在主成分空间中的分布规律。
主成分分析、因子分析实验报告--SPSS
主成分分析、因子分析实验报告--SPSS主成分分析、因子分析实验报告SPSS一、实验目的主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）和因子分析（Factor Analysis，FA）是多元统计分析中常用的两种方法，旨在简化数据结构、提取主要信息和解释变量之间的关系。
本次实验的目的是通过使用 SPSS 软件对给定的数据集进行主成分分析和因子分析，深入理解这两种方法的原理和应用，并比较它们的结果和差异。
二、实验原理（一）主成分分析主成分分析是一种通过线性变换将多个相关变量转换为一组较少的不相关综合变量（即主成分）的方法。
这些主成分是原始变量的线性组合，且按照方差递减的顺序排列。
主成分分析的主要目标是在保留尽可能多的数据信息的前提下，减少变量的数量，从而简化数据分析和解释。
（二）因子分析因子分析则是一种探索潜在结构的方法，它假设观测变量是由少数几个不可观测的公共因子和特殊因子线性组合而成。
公共因子解释了变量之间的相关性，而特殊因子则代表了每个变量特有的部分。
因子分析的目的是找出这些公共因子，并估计它们对观测变量的影响程度。
三、实验数据本次实验使用了一份包含多个变量的数据集，这些变量涵盖了不同的领域和特征。
数据集中的变量包括具体变量 1、具体变量 2、具体变量 3等，共X个观测样本。
四、实验步骤（一）主成分分析1、打开 SPSS 软件，导入数据集。
2、选择“分析”＞“降维”＞“主成分分析”。
3、将需要分析的变量选入“变量”框。
4、在“抽取”选项中，选择主成分的提取方法，如基于特征值大于1 或指定提取的主成分个数。
5、点击“确定”，运行主成分分析。
（二）因子分析1、同样在 SPSS 中，选择“分析”＞“降维”＞“因子分析”。
2、选入变量。
3、在“描述”选项中，选择相关统计量，如 KMO 检验和巴特利特球形检验。
4、在“抽取”选项中，选择因子提取方法，如主成分法或主轴因子法。
实验报告8 主成分分析
实验八主成分分析一、实验目的和要求能利用原始数据与相关矩阵、协主差矩阵作主成分分析,并能理解标准化变量主成分与原始数据主成分的联系与区别；能根据SAS输出结果选出满足要求的几个主成分．实验要求:编写程序，结果分析．实验内容：书上4.5 4.6也可选做下面的题目之一：1．下表为山东省2006年统计数据，对此做主成分分析，找出主成分，并按第一、第二主成分对山东省各城市进行综合排名，说明排名结果。
表1 山东省2006年统计数据单位: 万元地区地区生产总值第一产业增加值第二产业增加值# 工业增加值第三产业增加值济南市2185.09 145.12 1001.78 861.51 1038.19青岛市3206.58 183.95 1677.17 1527.49 1345.46淄博市1645.16 62.72 1079.06 1003.00 503.38枣庄市759.95 68.48 482.82 445.72 208.65东营市1450.31 53.27 1170.13 1115.03 226.91烟台市2405.75 216.01 1462.24 1336.26 727.49潍坊市1720.88 211.81 1000.63 916.51 508.44济宁市1456.09 187.06 803.44 740.97 465.59泰安市1018.18 116.28 572.22 503.54 329.68威海市1368.53 116.58 849.59 793.12 402.36日照市505.87 73.89 251.56 220.07 180.42莱芜市291.98 19.55 192.40 180.59 80.03临沂市1404.86 178.65 730.83 633.20 495.38德州市1003.38 140.73 559.51 504.00 303.14聊城市841.33 138.84 491.96 453.46 210.54滨州市833.67 97.21 514.82 471.75 221.63菏泽市539.60 166.44 247.72 209.63 125.44单位: 各方面的支出（万元）地区流通部门文体广播教育支出科学支出医疗卫生其他部门的事业费济南市1129 31240 175935 3737 70572 35800青岛市3511 63853 401744 3925 68999 134510淄博市1861 27436 190130 6701 43723 31362枣庄市2711 20856 83353 1544 24768 25433东营市1127 16566 114045 2016 23907 27969烟台市216 30788 220599 3634 49379 60217潍坊市977 36484 252298 2974 37211 43285济宁市2174 46338 204464 2858 43159 46694泰安市1382 19672 103466 2358 36980 24055威海市717 18468 120004 1266 29562 37796日照市70 10814 58024 1098 16571 15238莱芜市388 7588 49980 676 13010 10942临沂市4475 39946 194380 2777 51723 34332德州市1415 20080 100432 2777 31442 16555聊城市3677 26234 103399 2352 27636 13616滨州市759 17096 100284 1062 24930 19961菏泽市413 31410 125664 1152 33193 1617012-9 各市农林牧渔业总产值(2006年)单位:万元地区农林牧农业产值林业产值牧业产值渔业产值农林牧渔服务业产值渔业总产值济南市2477193 1479799 64385 848623 28902 55484青岛市3396096 1360755 23546 1076254 855131 80410淄博市1160195 766074 52589 294504 19835 27193枣庄市1278410 831435 32985 347404 30842 35744东营市1045593 477566 11371 264438 216534 75684烟台市3832237 1795414 45611 679950 1238827 72435潍坊市4230441 2392085 43644 1437142 240827 116743济宁市3680065 1993193 69607 1229986 267302 119977泰安市2062840 1236797 64195 622845 76841 62162威海市2186326 465164 6216 337948 1352551 24447日照市1286840 550601 36468 261814 398981 38976莱芜市353735 224665 21764 91013 5519 10774临沂市3233487 2016291 153830 908942 79723 74701德州市2661008 1562942 37421 844453 67174 149018聊城市2470609 1638065 34141 710461 45450 42492滨州市1803325 1076124 23910 424643 230605 48043菏泽市2983624 1993394 64882 802778 76574 459962．调查美国50个州7种犯罪率，得结果列于表35.2，其中给出的是美国50个州每100 000个人中七种犯罪的比率数据．这七种犯罪是：murder（杀人罪），rape（强奸罪），robbery （抢劫罪），assault（斗殴罪），burglary（夜盗罪），larceny（偷盗罪），auto（汽车犯罪），很难直接从这七个变量出发来评价各州的治安和犯罪情况，试作主成份分析．说明选几个主成分合适，找出几个主成分，并按照第一、第二主成分分别对50个周进行排名，并解释之。
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第五章 主成分分析
一、填空题
1．主成分分析就是设法将原来众多 的指标，重新组合成一组新的 的综合指标来代替原来指标。
2．主成分分析的数学模型可简写为 ，该模型的系数要
求 。
3．主成分分析中，利用 的大小来寻找主成分。
4．第k 个主成分k y 的贡献率为 ，前k 个主成分的累积贡献率
为 。
5．确定主成分个数时，累积贡献率一般应达到 ，在spss 中，系统默认
为 。
6．主成分的协方差矩阵为_________矩阵。
7．原始变量协方差矩阵的特征根的统计含义是________________。
8．原始数据经过标准化处理，转化为均值为__ __，方差为__ __的标准值，且其________
矩阵与相关系数矩阵相等。
9．在经济指标综合评价中，应用主成分分析法，则评价函数中的权数为________。
10．SPSS 中主成分分析采用______________命令过程。
二、判断题
1．主成分分析就是设法将原来众多具有一定相关性的指标，重新组合成一组新的相互无关
的综合指标来代替原来指标。
（ ）
2．主成分y 的协差阵为对角矩阵。
（ ）
3.p x x x ,,,21 的主成分就是以∑的特征向量为系数的一个组合，它们互不相关，其方差为
∑的特征根。
（ ）
4．原始变量i x 的信息提取率()m i V 表示这m 个主成分所能够解释第i 个原始变量变动的程度。
（ ）
5．在spss 中，可以直接进行主成分分析。
（ ）
6．主成分分析可用于筛选回归变量。
（ ）
7．SPSS 中选取主成分的方法有两个：一种是根据特征根≥1来选取； 另一种是按照累积贡
献率≥85%来选取。
（ ）
8．主成分方差的大小说明了该综合指标反映p 个原始观测变量综合变动程度的能力的大小。
（ ）
9．主成分表达式的系数向量是协方差矩阵∑的特征向量。
（ ）
10．主成分k y 与原始变量i x 的相关系数()i k x y ,ρ反映了第k 个公共因子对第i 个原始变量
的解释程度。
（ ）
三、简答题
1．简述主成分的概念及几何意义。
2．主成分分析的基本思想是什么？
3.简述主成分分析的计算步骤。
4．主成分有哪些性质？
5．主成分主要应用在哪些方面？
四、计算题
1．假设3个变量1x 、2x 和3x 的协方差矩阵为：
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=∑200053
032
要求用此协差阵和相应的相关阵对这3个变量进行主成分分析，根据计算结果说明应选取多少个主成分以代表原来的3个变量，并说明理由。
（2）计算前三个主成分各自的贡献率和累积贡献率。
（3）对于y4,y5,y6的方差很小这一点，你怎样对实际情况作出推断。
3．假设某商场棉鞋1x 、凉鞋2x 、布鞋3x 三种商品销售量的协方差矩阵如下：
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=∑200052
021
试求各主成分，并对各主成分的贡献率和各个原始观测变量的信息提取率进行讨论。
4．对某市15个大中型工业企业进行经济效益分析，经研究确定，从有关经济效益指标中选取7个指标作分析，即固定资产产值率(X1)，固定资产利税率(X2)，资金利润率(X3)，资金利税率(X4)，流动资金周转天数(X5)，销售收入利税率(X6)和全员劳动生产率(X7)。
数据资料如下：
根据下面SPSS 软件的输出信息，回答：
（1）这个数据的7个变量可以用几个综合变量（主成分）来表示？
（2）这几个综合变量（主成分）包含有多少原来的信息？
（3）写出这几个综合变量（主成分）的模型。
Total Variance Explained
Component Matrix(a)
a 2 components extracted.
五、证明题
主成分有三个重要性质：
⑴F 的协差阵为对角阵Λ；
⑵11p p
ii i i i σ
λ===∑∑； ⑶(),k i F X ρ=
试分别加以证明。
六、SPSS 操作题
1.下面是8个学生两门课程的成绩表：
（1）求出两个特征根及其对应的单位特征向量；
（2）求出主成分，并写出表达式；
（3）求出主成分的贡献率，并解释主成分的实际意义；
（4）求出两个主成分的样本协方差矩阵；
（5）第1个样本主成分与第2个变量样本之间的相关系数为多少
（6）求出8个学生第一主成分得分并进行排序
2.某中学十二名女生的身高x1，体重x2的数据如下：
（1）两个变量的协方差矩阵与相关系数阵；
（2）两个特征根及其对应的单位特征向量；
（3）主成分的表达式并解释各贡献率的大小意义和主成分的实际意义；（4）如果舍弃主成分y2，则哪一个原变量的信息损失量最大；
（5）画出全部样本的主成分散点图。
3．根据下列某地区11年数据
（2）求特征根及其对应的特征向量。
（3）求出主成分及每个主成分的方差贡献率；
（4）利用主成分方法建立y与x1,x2,x3的回归方程(取两个主成分)。