SPSS主成分分析和因子分析
SPSS 因子分析和主成分分析
实验课：因子分析实验目的理解主成分（因子）分析的基本原理，熟悉并掌握SPSS中的主成分（因子）分析方法及其主要应用。
因子分析一、基础理论知识1 概念因子分析（Factor analysis）：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。
从数学角度来看，主成分分析是一种化繁为简的降维处理技术。
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。
2 特点（1）因子变量的数量远少于原有的指标变量的数量，因而对因子变量的分析能够减少分析中的工作量。
（2）因子变量不是对原始变量的取舍，而是根据原始变量的信息进行重新组构，它能够反映原有变量大部分的信息。
（3）因子变量之间不存在显著的线性相关关系，对变量的分析比较方便，但原始部分变量之间多存在较显著的相关关系。
（4）因子变量具有命名解释性，即该变量是对某些原始变量信息的综合和反映。
在保证数据信息丢失最少的原则下，对高维变量空间进行降维处理（即通过因子分析或主成分分析）。
显然，在一个低维空间解释系统要比在高维系统容易的多。
3 类型根据研究对象的不同，把因子分析分为R 型和Q 型两种。
当研究对象是变量时，属于R 型因子分析； 当研究对象是样品时，属于Q 型因子分析。
但有的因子分析方法兼有R 型和Q 型因子分析的一些特点，如因子分析中的对应分析方法，有的学者称之为双重型因子分析，以示与其他两类的区别。
spss第8章主成分分析与因子分析
, yn ) 是 n 维随机向量. 若对任
⎛ Cov(x1, y1) Cov(x1, y2 )
⎜ ⎜
Cov(
x2
,
y1
)
Cov(x2 , y2 )
⎜
⎜ ⎝ Cov(xm , y1) Cov( xm , y2 )
⎟ ⎟
⎟
xpn ⎟⎟⎠
(σ ij ) p× p
， F = AX
Cov(F) = Cov(AX, AX) = ACov(X)A′ V (F)
由于 Cov(X) 是非负定对称矩阵，所以存在正交矩阵 U ，使得
⎡λ1 0
0⎤
U−1Cov(X)U
=
⎢ ⎢ ⎢
0
λ2
0
⎥ ⎥
⎥
⎢ ⎣
0
0
λ
p
⎥ ⎦
其中 λ1, λ2, ,λp 为 Cov(X) 的特征根，不妨假设 λ1 ≥ λ2 ≥
（5）若 X 是随机向量， Cov(X) 存在，则 Cov(X) 是非负定矩阵.
后面的推导过程中用到两个线性代数中的 2 个重要结论. 定理 7-2 （1）若 A 是 p 阶实对称阵，则一定可以找到正交阵 U ，使
⎡λ1 0
0⎤
U−1AU
=
⎢ ⎢ ⎢
0
λ2
0
⎥ ⎥
⎥
⎢ ⎣
0
0
λp
⎥ ⎦
其中 λi ,i = 1.2. p 是 A 的特征根.
（3）对任何向量 a = (a1, a2 , , am )′ ， b = (b1,b2 , , bn )′ ，有 Cov(a′X, b′Y) = a′Cov(X, Y)b . （4）对任何 p × m 阶矩阵 A ， q × n 阶矩阵 B ，有 Cov(AX, BY) = ACov(X, Y)B′
SPSS主成分分析与因子分析
参考文献
6、甘肃省区域综合经济实力变动分析 作者：魏奋子《开发研究》2003年第3期P43~45 7、江苏省区域经济实力的综合评价与实证分析 作者：门可佩《江苏统计》2001年第12期P15~17 8、数理统计方法在河南经济发展水平和分区研究中
的应用 作者：刘钦普《数理统计与管理》 2002年第3期
X1
cos2 sin2 1
(
sin
)
2
cos2
1
cos ( sin ) sin cos 0
Y1 Y2
cos sin
s in cos
X1 X2
U
X
§8.1.2主成分分析的基本概念
主成分分析(Principle Component Analysis) 也称主分量分析,是一种将多个指标化为少数几个综合指 标的统计分析方法。
2.Y1是X1、X2、…、X p的一切线性组合中方差最大的； Y2是与Y1不相关的X1、X2、…、X p的一切线性组合 中方差最大的；（ Y2的方差小于Y1的方差）； Y p是与Y1、Y2、…、Yp-1都不相关的X1、X2、…、X p的一切线性组合中方差最大的（ Y p的方差小于 Y1 、Y2 、 … 、 Yp-1的方差)。 这样确定的综合指标就称为原变量的第一主成分, 第二主成分,第p主成分。
二、几个重要的概念
1．因子载荷
在因子分析模型中，a i j称为因子载荷，它反应了第i个原始 变量Xi在第j个公因子F j上的相对重要性。可以证明原始 变量Xi与公因子F j之间的相关系数等于a i j ，即
rYk ,Xi aij k eki
k, i 1,2,, p
a i j的绝对值越大，表示原始变量Xi与公因子F j之间 关系越密切。
基于SPSS的主成分分析与因子分析的辨析
基于SPSS的主成分分析与因子分析的辨析主成分分析和因子分析是两种常用的多元统计分析方法，用于处理多个变量之间的关系和结构。
尽管它们在一些方面相似，但它们有着不同的目标、假设和应用领域。
主成分分析（PCA）是一种降维技术，旨在将多个相关的变量转化为较少数量的互相无关的新变量，称为主成分。
主成分是原始变量线性组合的结果，它们按照方差的大小递减排序，第一个主成分解释了尽可能多的方差，第二个主成分解释了剩余的方差，依此类推。
主成分分析的目标是找到最重要的成分，以减少数据维度并保留尽可能多的信息。
因子分析（FA）是一种探索性分析方法，旨在找到观察到的变量背后潜在的隐藏因子及其之间的关系。
它假设每个观察到的变量受到几个潜在因子的影响，并通过解释方差-共方差矩阵来确定这些因子。
因子分析的目标是解释数据的系统结构，并识别变量之间的潜在关系。
下面是主成分分析和因子分析的几个区别：1.假设：主成分分析假设所有的变量都是线性相关的，而因子分析假设变量之间存在潜在的隐藏因子。
2.目标：主成分分析的目标是减少数据的维度，使用少量的主成分来解释尽可能多的方差。
因子分析的目标是找出潜在因子，并解释数据的结构。
3.变量解释：在主成分分析中，每个主成分解释了数据中的方差，而在因子分析中，每个因子代表了一个潜在原因，描述了观察到的变量之间的共同性。
4.变换：在主成分分析中，通过线性组合原始变量来创建主成分。
在因子分析中，每个观察到的变量都被假设为由潜在因子和特定的误差项组合而成。
5.前提要求：主成分分析对变量之间的线性关系没有特定的要求，可以处理混合类型的数据。
因子分析假设线性关系是必需的，且数据应满足正态分布。
尽管主成分分析和因子分析在一些方面不同，但它们也有一些共同之处。
它们都可以用于数据降维和构建新的变量，以更好地解释和理解数据。
此外，它们都是无监督学习方法，不需要以前的假设。
在实际应用中，选择主成分分析还是因子分析取决于具体的研究目标和数据属性。
基于SPSS的主成分分析与因子分析的辨析
基于SPSS的主成分分析与因子分析的辨析一、本文概述随着统计学的快速发展和广泛应用，主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和因子分析（Factor Analysis, FA）作为两种重要的降维和变量整合技术，在社会科学、医学、经济学等众多领域得到了广泛应用。
SPSS作为一款强大的统计分析软件，为这两种分析方法提供了便捷的操作平台和丰富的功能支持。
然而，尽管PCA和FA在理论上具有一定的相似性，但它们的核心理念、适用场景、解释方式等方面都存在显著差异。
因此，本文旨在通过辨析基于SPSS的主成分分析与因子分析的不同点，帮助研究者更加准确地理解和运用这两种方法，以便更有效地提取信息、简化数据结构，并提升研究的科学性和准确性。
本文首先将对主成分分析和因子分析的基本概念进行简要介绍，明确它们各自的核心思想和理论基础。
随后，将重点分析这两种方法在SPSS软件中的实现过程，包括数据准备、参数设置、结果解读等关键步骤。
在此基础上，文章将详细比较PCA和FA在SPSS应用中的不同点，包括适用范围、前提条件、分析结果解释等方面。
本文还将结合实例分析，展示如何在具体研究问题中选择合适的方法，并对分析结果进行有效解读和应用。
通过本文的辨析和讨论，期望能够帮助研究者更深入地理解主成分分析和因子分析的基本原理及其在SPSS中的应用方法，从而为实证研究提供有力的统计工具和方法支持。
二、主成分分析（PCA）主成分分析（Principal Component Analysis，简称PCA）是一种广泛应用的多元统计方法，其目标是通过降维技术来揭示数据中的内部结构。
PCA通过将多个原始变量转换为少数几个主成分，这些主成分能够最大限度地保留原始数据中的变异信息，并且彼此之间互不相关。
PCA的基本原理是通过对原始变量的协方差矩阵或相关矩阵进行特征值分解，得到一系列的主成分。
每个主成分都是原始变量的线性组合，其权重由特征向量决定。
《2024年主成分分析与因子分析的异同和SPSS软件——兼与刘玉玫、卢纹岱等同志商榷》范文
《主成分分析与因子分析的异同和SPSS软件——兼与刘玉玫、卢纹岱等同志商榷》篇一主成分分析与因子分析的异同及其在SPSS软件中的应用——兼与刘玉玫、卢纹岱等同志商榷一、引言主成分分析和因子分析是统计学中两种重要的降维技术，被广泛应用于社会、经济、科研等领域的多维数据分析。
然而，对于这两者之间的异同及其应用方式，学者们常有争议。
本文将深入探讨主成分分析与因子分析的异同点，并详细介绍如何在SPSS 软件中实现这两种分析方法，同时与刘玉玫、卢纹岱等同志的见解进行商榷。
二、主成分分析与因子分析的异同（一）异同点概述主成分分析和因子分析都是通过降维技术将多个原始变量转化为少数几个综合变量，以简化数据结构，揭示数据间的内在联系。
然而，两者在分析目的、原理、方法等方面存在显著差异。
（二）主成分分析主成分分析（PCA）是一种基于数据结构正交化降维的统计分析方法，其主要目的是找出原始数据集中具有代表性的主要特征（即主成分），同时尽量减少原始数据信息丢失。
PCA注重对原始变量之间的相关性进行降维处理，使得新的综合变量（即主成分）之间相互独立。
（三）因子分析因子分析（FA）则是一种基于数据结构提取潜在公共因子的统计分析方法。
其目的是找出原始变量之间潜在的公共因子和特殊因子，以解释原始变量之间的关系。
FA更注重对原始变量之间的内在联系进行解释和描述，提取出的因子之间可能存在一定的相关性。
（四）异同点详解1. 目的不同：主成分分析主要关注数据的降维和结构简化，而因子分析则更侧重于揭示变量之间的内在联系和潜在结构。
2. 原理不同：主成分分析基于数据之间的协方差关系进行降维，而因子分析则基于潜在因子的提取和解释。
3. 方法不同：主成分分析主要通过线性变换得到主成分，而因子分析则通过因子载荷矩阵和特殊因子解释原始变量的关系。
4. 结果解释不同：主成分分析得到的综合变量相对独立，更便于理解和解释；而因子分析则提取出潜在的公共因子，对原始变量的关系进行深入解析。
主成分分析和因子分析的spss操作
一、参考文献：主成分分析在SPSS中的操作应用张文霖理论与方法2005利用SPSS进行主成分分析佚名计量经济分析方法与建模高铁梅2009二、数据选用张文霖文中的数据GDP PGDP NYZJZ GYZJZ DSCY GDZCTZ JBJSTZ SHXF HGCK DFCZSR 5458.2 13000 14883.3 1376.2 2258.4 1315.9 529 2258.4 123.7 399.7 10550 11643 1390 3502.5 3851 2288.7 1070.7 3181.9 211.1 610.2 6076.6 9047 950.2 1406.7 2092.6 1161.6 597.1 1968.3 45.9 302.3 2022.6 22068 83.9 822.8 960 703.7 361.9 941.4 115.7 171.8 10636 14397 1122.6 3536.3 3967.2 2320 1141.3 3215.8 384.7 643.7 5408.8 40627 86.2 2196.2 2755.8 1970.2 779.3 2035.2 320.5 709 7670 16570 680 2356.5 3065 2296.6 1180.6 2877.5 294.2 566.9 4682 13510 663 1047.1 1859 964.5 397.9 1663.3 173.7 272.9 11770 15030 1023.9 4224.6 4793.6 3022.9 1275.5 5013.6 1843.7 1202 2437.2 5062 591.4 367 995.7 542.2 352.7 1025.5 15.1 186.7三、首先，在SPSS中操作3.1 操作步骤第1步选择【Analyze】下拉菜单，并选择【Data Reduction-Factor】，进入主对话框第2步在主对话框中将所有原始变量选入【Variables】第3步点击【Descriptives】，在【correlation Matrix】下选择【Coefficients】，点击【Continue】回到主对话框第4步点击【Extraction】，在【Display】下选择【ScreePlot】，点击【Continue】回到主对话框第5步点击【Rotation】，在【方法】下选择【无】，点击【Continue】回到主对话框第6步点击【得分】，在【保存为变量】前打勾，在【方法】中选择【回归】，在【显示因子得分系数矩阵】前打勾3.2 步骤结果解释第3步的结果变量之间的存在较强的相关关系，适合作主成分分析是以自变量X 作为被解释变量，对应的公共因子载荷平方之和。
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。
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x6 0.894
0.1 1.097 1.838 13.314 4.808 5.369 2.905 1.471 22.137 10.848 7.747 1.059 0.499 1.987
x7 11.6 2.7
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x4 0.878 0.339 10.254
1.6 27.841 6.429 8.276 2.327 2.837 26.151 9.242 9.558 8.153 1.499 5.773
x5 1.409 0.272 11.769 0.42 0.884 20.563 2.313 0.962 0.797 12.456 4.492 6.646 3.724 0.552 0.941
10.2 主成分分析
(1)统计原理
y1 e11x1 e12x2 L e1mxm
y2
e21x1 e22x2 L
e2mxm
M
yp ep1x1 ep2x2 L epmxm
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10
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10.2 主成分分析
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10.2.1 统计原理与分析步骤
5
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10.1主成分分析和因子分析简介
10.1.2主成分和公因子数量的确定
（1） 确定时遵循几个原则
➢主成分的累积贡献率：一般来说，提取主成分的累积贡献率达到80%～ 85%以上就比较满意了，可以由此确定需要提取多少个主成分。 ➢ 特征值：特征值在某种程度上可以看成表示主成分影响力度大小的指标 ，如果特征值小于1，说明该主成分的解释力度还不如直接引入原变量的 平均解释力度大。因此一般可以用特征值大于1作为纳入标准。 ➢ 综合判断：大量的实际情况表明，如果根据累积贡献率来确定主成分数 往往较多，而用特征值来确定又往往较少，很多时候应当将两者结合起来 ，以综合确定合适的数量。
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主要内容
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10.1 主成分分析和因子分析简介 10.2 主成分分析 10.3 因子分析
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10.2 主成分分析
10.2.1 统计原理与分析步骤
(1)统计原理
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x10 x11 x12 2.932 4.818 9.003 0.825 2.318 5.127 6.178 14.746 27.297 2.267 23.32 42.875 1.885 169.772 319.907 15.638 10.784 24.555 3.854 34.691 67.047 0.857 4.716 10.101 2.186 18.485 37.986 5.542 28.434 58.7 5.21 28.46 54.052 8.843 32.121 63.174 4.032 22.869 43.924 0.987 7.77 12.581 1.131 15.745 33.795
➢ 解决共线性问题； ➢ 评估问卷的结构效度； ➢ 寻找变量之间的潜在结构； ➢ 内在结构证实。
（3）常用术语
➢ 因子载荷 ➢ 变量共同度 ➢ 公共因子的方差贡献
4
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10.1主成分分析和因子分析简介
3 常用术语
（1）因子载荷 （2）变量共同度 （3）公共因子的方差贡献
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10.1主成分分析和因子分析简介
10.1.3 两者的区别与联系
（1）两者都是在多个原始变量中通过它们之间的内部相关性来获得新的 变量（主成分变量或因子变量），达到既能减少分析指标个数，又能概括 原始指标主要信息的目的。 （2）提取公因子主要有主成分分析法和公因子法，若采用主成分法，则 主成分分析和因子分析基本等价。 （3）因子分析提取的公因子比主成分分析提取的主成分更具有解释性。 （4）两者分析的实质和重点不同。 （5）两者的SPSS操作都是通过“分析→降维→因子分析”过程实现的， 主成分分析不需要因子旋转，而因子分析需要经过旋转。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
国家 中国 印度 日本 韩国 新加坡 美国 加拿大 巴西 墨西哥 英国 法国 德国 意大利 俄罗斯 澳大利亚
x1 3.205 1.449 14.079 1.318 0.275 29.641 2.056 2.434 1.567 4.67 4.639 6.84 3.792
x8 2.305 0.128 1.967 0.77 0.622 24.253 2.444 1.953 0.67 16.552 8.282 8.589 0.77 0.31 0.527
x9 0.547 0.193
1.3 0.78 0.143 29.941 5.145 2.3 0.212 19.642 5.841 8.971 1.913 0.298 1.371
1.3 1.309
x2 54.5 31.1 52.3 136.3 739.5 46.1 101.5 27.1 151.4 118.4 120.6 132.9 104.5 58.6 94.5
x3 28.53 0.279 0.653 1.011 3.572 3.682 0.898 1.584 1.657 0.497 1.84 2.252 0.321 1.533 0.502
（2）分析步骤
第1步 原始数据的标准化处理。 第2步 计算相关系数矩阵。 第3步 计算特征值及单位特征向量。 第4步 计算主成分的方差贡献率和累积方差贡献率。 第5步 计算主成分。
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10.2 主成分分析
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10.2.2 SPSS实例分析
【例10-1】 为了从总体上反映世界经济全球化的状况，现选择 了具有代表性的16个国家的数据，这些国家参与经济全球化的 程度指标值如下表所示。试分析一个国家参与经济全球化的程 度主要受哪些因素的影响。
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第十章
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主成分分析和因子分析
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2
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3
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10.1主成分分析和因子分析简介
（2）主要用途