应用多元统计分析之典型相关分析(doc 6页)

第九章 典型相关分析9.1 什么是典型相关分析？简述其基本思想。

答： 典型相关分析是研究两组变量之间相关关系的一种多元统计方法。

用于揭示两组变量之间的内在联系。

典型相关分析的目的是识别并量化两组变量之间的联系。

将两组变量相关关系的分析转化为一组变量的线性组合与另一组变量线性组合之间的相关关系。

基本思想：（1）在每组变量中找出变量的线性组合，使得两组的线性组合之间具有最大的相关系数。

即： 若设(1)(1)(1)(1)12(,,,)p X X X =X、(2)(2)(2)(2)12(,,,)q X X X =X 是两组相互关联的随机变量，分别在两组变量中选取若干有代表性的综合变量Ui 、Vi ，使是原变量的线性组合。

在(1)(1)(1)(2)()()1D D ''==a X b X 的条件下，使得(1)(1)(1)(2)(,)ρ''a X b X 达到最大。

（2）选取和最初挑选的这对线性组合不相关的线性组合，使其配对，并选取相关系数最大的一对。

（3）如此继续下去，直到两组变量之间的相关性被提取完毕为此。

9.2 什么是典型变量？它具有哪些性质？答：在典型相关分析中，在一定条件下选取系列线性组合以反映两组变量之间的线性关系，这被选出的线性组合配对被称为典型变量。

具体来说，()(1)()(1)()(1)()(1)1122i i i i i P PU a X a X a X '=+++a X()(2)()(2)()(2)()(2)1122i i i i i q qV b X b X b X '=+++b X在(1)(1)(1)(2)()()1D D ''==a X b X 的条件下，使得(1)(1)(1)(2)(,)ρ''a X b X 达到最大，则称(1)(1)'a X 、(1)(2)'b X 是(1)X 、(2)X 的第一对典型相关变量。

应用多元统计分析多元统计分析是一种应用广泛的统计方法，用于分析多个变量之间的关系和相互影响。

它可以帮助我们揭示数据背后的规律，并为决策提供科学依据。

在本文中，我们将介绍多元统计分析的基本概念、常用方法和实际应用。

多元统计分析的基本概念：多元统计分析是指同时考虑多个变量之间关系的统计方法。

在传统的统计分析中，我们通常只关注一个变量与另一个变量之间的关系，而忽视了其他因素对这种关系的影响。

而多元统计分析则能够考虑多个变量之间的复杂关系，帮助我们全面地理解数据的特征和规律。

常用的多元统计分析方法有：1. 主成分分析(Principal Component Analysis，简称PCA)主成分分析是一种降维技术，用于将高维数据转化为低维表示。

它通过线性变换将原始变量转换为一组互不相关的主成分，从而简化了数据的复杂性。

主成分分析可以帮助我们发现数据中的主要模式，降低变量之间的相关性，提高数据的解释能力。

2. 因子分析(Factor Analysis)因子分析是一种探索性的数据降维方法，用于发现数据隐藏的潜在因子。

它假设观测变量由少数几个潜在因子决定，并通过线性组合表示。

因子分析可以帮助我们理解多个变量之间的共同性，找到隐藏在数据背后的结构。

3. 聚类分析(Cluster Analysis)聚类分析是一种无监督学习方法，用于将观测对象划分为不同的类别。

它通过计算不同对象之间的相似度或距离，将它们分配到同一类别中。

聚类分析可以帮助我们发现数据中的自然分组结构，从而更好地理解和解释数据。

4. 判别分析(Discriminant Analysis)判别分析是一种有监督学习方法，用于确定一组变量的线性组合，可以最好地将不同类别的观测对象区分开来。

它可以帮助我们理解不同类别之间的差异，并通过构建分类模型进行预测。

多元统计分析的实际应用：多元统计分析在各个领域都有着广泛的应用。

以下是其中一些典型的应用场景：1. 社会科学研究：多元统计分析可以用于分析调查数据、人口统计数据等，揭示社会现象的规律和影响因素。

多元统计分析——典型相关分析典型相关分析（Canonical correlation analysis）是一种多元统计分析方法，用于研究两组变量之间的关联性。

与传统的相关分析不同，典型相关分析可以同时考虑多组变量，找出最佳的线性组合，使得两组变量之间的相关性最大化。

它主要用于探索一组自变量与另一组因变量之间的线性关系，并且可以提供详细的相关性系数、特征向量和特征值等信息。

典型相关分析的基本原理是将两组变量分别投影到最佳的线性组合上，使得投影后的变量之间的相关性最大。

这种投影是通过求解特征值问题来实现的，其中特征值表示相关系数的大小，特征向量表示两组变量的线性组合。

通常情况下，我们希望保留具有最大特征值的特征向量，因为它们对应着最强的相关性。

典型相关分析的应用广泛，可以用于众多领域，如心理学、社会科学、经济学等。

例如，在心理学研究中，我们可能对人们的人格特征和行为方式进行测量，然后使用典型相关分析来探索它们之间的关系。

在经济学研究中，我们可以将宏观经济指标与企业盈利能力进行比较，以评估它们之间的相关性。

典型相关分析的步骤如下：1.收集数据：首先，我们需要收集两组变量的数据。

这些数据可以是定量数据（如收入、年龄）或定性数据（如性别、职业）。

2.建立模型：然后，我们需要建立一个数学模型，用于描述两组变量之间的关系。

这可以通过线性回归、主成分分析等方法来实现。

3.求解特征值问题：接下来，我们需要求解特征值问题，以获得相关系数和特征向量。

在实际计算中，我们可以使用统计软件来完成这一步骤。

4.解释结果：最后，我们需要解释典型相关分析的结果。

通常情况下，我们会关注最大的特征值和对应的特征向量，因为它们表示着最强的相关性。

典型相关分析的结果提供了一组线性组合，这些组合可以最大化两组变量之间的相关性。

通过分析这些组合，我们可以洞察两组变量之间的潜在关系，并提供有关如何解释和预测这种关系的指导。

总结而言，典型相关分析是一种强大的多元统计分析方法，可以用于研究两组变量之间的关联性。

多元统计分析数据处理中常见的方法与原理多元统计分析是一种从多个变量间关系来进行数据分析的方法。

它可以帮助我们发现变量间的关联，并揭示隐藏在数据背后的模式和规律。

在实际应用中，我们常常需要采用一些常见的方法来处理多元统计分析数据。

本文将介绍几种常见的方法及其原理，包括因子分析、聚类分析、判别分析和回归分析。

一、因子分析因子分析是一种用于降低变量维度的方法。

它基于一个假设，即多个观测变量可以由少数几个因子来解释。

因子分析的目标是找出这些因子，并确定它们与观测变量之间的关系。

因子分析的原理是通过对变量之间的协方差矩阵进行特征分解来获得因子载荷矩阵。

在这个矩阵中，每个变量与每个因子之间都有一个因子载荷系数。

这些系数表示了变量与因子之间的相关程度，值越大表示相关性越高。

通过分析因子载荷矩阵，我们可以确定哪些变量与哪些因子相关性最强，从而得出变量的潜在因子。

二、聚类分析聚类分析是一种用于将观测对象或变量进行分类的方法。

它基于一个假设，即属于同一类别的对象或变量在某些方面上相似，而不同类别之间的对象或变量则在某些方面上不同。

聚类分析可以帮助我们发现数据集中的群组，并研究不同群组之间的差异。

聚类分析的原理是通过测量对象或变量之间的相异性来确定分类。

最常用的相异性度量是欧氏距离和相关系数。

通过计算每个对象或变量之间的相异性，并基于相异性矩阵进行聚类，我们可以将数据划分为不同的类别。

三、判别分析判别分析是一种用于预测或解释分类变量的方法。

它基于一个假设，即存在一些预测变量对于解释或预测分类变量的发生概率有重要影响。

判别分析可以帮助我们确定哪些预测变量对于分类变量的发生概率有重要影响，并建立分类模型。

判别分析的原理是通过计算不同分类组之间的差异来确定预测变量的重要性。

最常用的差异度量是F统计量和卡方统计量。

通过计算这些统计量，并建立判别方程，我们可以将预测变量与分类变量之间的关系进行建模。

进而，我们可以使用该模型来对新的预测变量进行分类。

. . .数学与计算科学学院实验报告实验项目名称相应与典型相关分析所属课程名称多元统计分析实验实验类型验证型实验日期2016年6月13日星期一班级学号姓名成绩因素B 具有对等性。

通过变换。

得c '=ΣZ Z ，r '=ΣZZ 。

（3）对因素B 进行因子分析。

计算出c '=ΣZ Z 的特征向量 及其相应的特征向量计算出因素B 的因子)（4）对因素A 进行因子分析。

计算出r '=ΣZZ 的特征向量 及其相应的特征向量计算出因素A 的因子（5）选取因素B 的第一、第二公因子 选取因素A 的第一、第二公因子将B 因素的c 个水平，，A 因素的r 个水平同时反应到相同坐标轴的因子平面上上（6）根据因素A 和因素B 各个水平在平面图上的分布，描述两因素及各个水平之间的相关关系。

1.3 在进行相应分析时，应注意的问题要注意通过独立性检验判定是否有必要进行相应分析。

因此在进行相应分析前应做独立性检验。

独立性检验中，0H ：因素A 和因素B 是独立的；1H ：因素A 和因素B 不独立 由上面的假设所构造的统计量为2211ˆ[()]ˆ()rcij ij i j ijk E k E k χ==-=∑∑211()r c ij i j k z ===∑∑ 其中....(/)/ij ij i j i j z k k k k k k =-，拒绝区域为221[(1)(1)]r c αχχ->--()(1)()(1)i i P Pa X '++a X ()(2)()(2)i i q qb X '++b X(2))1=X 的条件下，使得()(2)()(2)i i q qb X '+b X(2))1=X 的条件下，使得(1)、(2)X 的第一对典型相关变量。

1,2,,)r()p⎦()p ⎥⎦pU⎥⎥⎦p V⎥⎥⎦*(1)*== A X V Bˆˆr() ++b bz【实验过程】（实验步骤、记录、数据、分析）一．问题1的求解步骤：1. 将数据输入在SPSS后，在窗口中选择数据→加权个案，调出加权个案主界面，并将变量人数移入加权个案中的频率变量框中。

一、典型相关分析的概念典型相关分析（canonical correlation analysis ）就是利用综合变量对之间的相关关系来反映两组指标之间的整体相关性的多元统计分析方法。

它的基本原理是：为了从总体上把握两组指标之间的相关关系，分别在两组变量中提取有代表性的两个综合变量U1和V1（分别为两个变量组中各变量的线性组合），利用这两个综合变量之间的相关关系来反映两组指标之间的整体相关性。

二、条件：典型相关分析有助于综合地描述两组变量之间的典型的相关关系。

其条件是,两组变量都是连续变量,其资料都必须服从多元正态分布。

三、相关计算如果我们记两组变量的第一对线性组合为：X u 11α'=Y v 11β'=),,,(121111'=p a a a α),,,(121111'=q ββββ 1)()(11111=∑'='=ααααX Var u Var 1)()(1221111=∑'='=ββββY Var v Var 11211111,),(),(11βαβαρ∑'='==Y X Cov v u Cov v u 典型相关分析就是求α1和β1，使二者的相关系数ρ达到最大。

典型相关分析希望寻求 a 和 b 使得 ρ 达到最大，但是由于随机变量乘以常数时不改变它们的相关系数，为了防止不必要的结果重复出现，最好的限制是令Var （U ）=1 和Var （V ）= 1。

A 关于的特征向量(a i1,a i2,…,a ip )，求B 关于的特征向量(bi 1,b i2,…,bi p ) 5、计算Vi 和Wi ；iλi λ()p X X X,...,1=()q Y Y Y ,...,1=1.实测变量标准化； 2.求实测变量的相关阵R ；3.求A 和B ；4、求A 和B 的特征根及特征向量；1111111111111111()()pq p pp p pq xxxy yxyy p q q qpq qq p q p q r r r r r r r r R R XX XY R R R YXYY r r r r r r r r +⨯+⎛⎫⎪⎪ ⎪⎛⎫⎛⎫ ⎪=== ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ⎪⎪⎪⎝⎭∑∑∑∑ ()()()()∑∑∑∑∑∑∑∑----==XYXX YX YY B YXYY XY XX A 1111pλλλ≥≥≥...21p ip i i i X b X b X b V +++=...2211qiq i i i Y a Y a Y a W +++= (2211)6、Vi 和Wi 的第i 对典型相关系数应用典型相关分析的场合是：可以使用回归方法，但有两个或两个以上的因变量；特别是因变量或准则变量相互间有一定的相关性，无视它们之间相互依赖的关系而分开处理，研究就毫无意义。

第十四章 典型相关分析利用低维映射的方法可以更好的理解复杂的多变量数据结构。

对于两个数据集的联合研究，我们需要知道哪种低维映射方法能够用来发现两个样本的联合数据结构。

典型性关分析（canonical correlation analysis,CCA ）是一种用来发现和两哈两个变量之间的多元统计分析标准工具。

该方法的基础技术是映射。

首先定义一个指数（多元变量的映射），它与每个样本的其他变量指标之间的相关性得到最大化。

典型相关分析的目的就是最大化两个数据集的低维 那个蛇之间的关系（有相关系数度量）。

通过两个变量之间的联合协方差分析可以得到典型想关向量。

该技术经常被应用于市场化例子中，以分析价格因子与其他变量（比如设计、公平等）的关联。

最后会检验和评估所得到的这种关联性的显著程度。

14.1 最有趣的线性组合典型相关分析能够识别并量化两组变量之间的关联程度，该技术最早是由Hotelling 在935年提出的，他分析了算术的熟读和能力之间的相关程度。

其他的例子分析了政府政策变量与经济表现之间的联系，以及工作和公司特征之间的联系。

假定我们有两个随机变量QX ∈R 和PY ∈R ,需要找到一个指标来描述X 与Y 之间的联系。

典型相关分析是基于随机变量的线性指数（即线性组合）：T a X 和T b Y典型相关分析要找到向量a 和b 使得指数T a X 和Tb Y 的关系能够被量化且易于解释。

更准确的说，需要找到“最有趣的”映射a 和b,来最大化两个指数的相关关系：P （a,b ）=T T a b YP π接下来，我么吗进一步考察两个映射之间的关系式P(a,b)。

假定~,XY XXXY YXYY μν⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤ ⎪⎢⎥⎣⎦⎣⎦ ⎪⎣⎦⎝⎭∑∑∑∑ 其中，协方差结构的子距阵由下式给出：Var(x)=()XXq q ⨯∑()Var Y ()YY P P =⨯∑Cov(X,Y)= ()()()TT XYX Y XY q p μνE --==⨯∑∑利用式(3.7)和式（3.26），可得:1122(,)()()T XY TTXXYYa ba b aa bb ρ=∑∑∑因此，对于任意的c +∈R ，有(,)(,)ca b a b ρρ=。