对应分析建模与应用
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《对应分析课件》一、对应分析概述对应分析法是一种多元统计分析方法,可用于研究多组数据之间的关系。
使用对应分析,可以将复杂的数据转换为二维图形,以便对数据进行可视化解释和分析。
对应分析法的目标是构建一个图形模型,该模型显示了原始数据的主要变量和因素之间的关系。
这种分析方法可以用于多种数据类型,包括数值数据、计数数据和分类数据。
二、对应分析的实施步骤对应分析法的实施步骤包括以下几个方面:1. 数据收集和预处理。
在进行对应分析之前,首先需要收集和准备好数据。
这包括选择要使用的数据集和进行必要的预处理步骤,例如数据清理和归一化。
2. 构建对应分析模型。
在收集和准备好数据之后,下一步是构建对应分析模型。
这涉及选择要分析的主变量和因素,并确定如何对这些变量进行编码。
3. 绘制对应分析图表。
在选择要分析的变量和因素,并将其编码后,可以使用对应分析方法将数据转换为二维图表。
这个图表显示了数据中各个变量之间的相互关系。
4. 解释对应分析图表。
对应分析图表提供了数据的可视化模型。
解释此模型是理解数据之间关系的关键。
因此,数据分析人员需要详细解释图形模型上的每一个部分,包括每个变量和因素的含义,它们如何相互作用以及它们的重要性等。
三、对应分析的应用对应分析法在业务应用方面有广泛的应用,如市场研究、食品和酒类生产、文化遗产保护等。
以下是几个常见的应用领域:1. 市场研究。
对应分析可以帮助企业了解目标市场及其竞争对手。
通过对分析结果的解释和理解,企业可以更好地定位自身在市场上的位置,并改进其营销战略,以更好地满足客户需求。
2. 食品和酒类生产。
对应分析可用于分析消费者对产品口味、质量、价格和材料等方面的偏好。
这可以帮助企业制定更具有竞争力的产品策略,并提高销量。
3. 文化遗产保护。
对应分析可用于分析不同文化和历史时期的建筑、艺术品和文物,以了解它们是否与其他文化形式和艺术品存在联系。
这可以帮助文化机构和保护人员更好地了解和保护文化遗产。
对应分析数据一、背景介绍在当今大数据时代,数据分析已成为企业决策的重要依据。
对应分析数据是指通过对数据进行分析和对比,寻找数据之间的关联性和对应关系,从而得出有价值的信息和结论。
本文将围绕对应分析数据展开详细介绍。
二、数据来源对应分析数据需要有可靠的数据来源,可以是企业内部的数据库、第三方数据提供商的数据或者公开的数据集。
在本文中,我们将以某电商企业的销售数据为例进行对应分析。
三、数据处理在进行对应分析之前,需要对数据进行处理和清洗,以确保数据的准确性和一致性。
数据处理包括数据清洗、数据转换和数据集成等步骤。
在本例中,我们将对销售数据进行清洗,包括去除重复数据、填充缺失值等。
四、对应分析方法对应分析有多种方法,常用的包括相关分析、回归分析、交叉分析等。
在本文中,我们将使用相关分析和回归分析来进行对应分析。
1. 相关分析相关分析用于衡量两个变量之间的相关性。
我们可以通过计算相关系数来判断两个变量之间的相关程度。
在本例中,我们将分析销售额和广告投入之间的相关性,以确定广告对销售额的影响。
2. 回归分析回归分析用于建立一个数学模型,通过对自变量和因变量之间的关系进行建模,从而预测因变量的值。
在本例中,我们将使用回归分析来预测销售额和其他因素之间的关系,如产品价格、促销活动等。
五、数据分析与结果在进行对应分析后,我们可以得出一些有价值的信息和结论。
在本例中,我们得出以下结论:1. 广告投入与销售额呈正相关关系,说明增加广告投入可以提升销售额。
2. 产品价格与销售额呈负相关关系,说明降低产品价格可以增加销售额。
3. 促销活动对销售额的影响较小,说明促销活动对销售额的贡献有限。
六、结论与建议基于对应分析的结果,我们可以提出以下建议:1. 增加广告投入:根据对应分析结果,增加广告投入可以提升销售额。
企业可以考虑增加广告宣传的投入,提高品牌知名度和产品曝光度。
2. 优化产品定价:根据对应分析结果,降低产品价格可以增加销售额。
第九章 对应分析§9.1 什么是对应分析及基本思想对应分析又称为相应分析,于1970年由法国统计学家J.P.Beozecri 提出来的。
它是在R 型和Q 型因子分析基础上发展起来的一种多元统计方法。
由前一章我们知道应用因子分析的方法,可以用较少的几个公共因子去提取研究对象的绝大部分信息,即可减少因子的数目,又把握住了研究对象之间的相互关系。
但是因子分析根据研究对象的不同又分为R 型因子分析和Q 型因子分析,即对指标(变量)作因子分析和对样品作因子分析是分开进行的,这样做往往会漏掉一些指标与样品之间有关的一些信息,另外在处理实际问题中,样品的个数远远地大于变量个数。
比如有100个样品,每个样品测10项指标,要作Q 型因子分析,就要计算(100×100)阶相似系数阵的特征根和特征向量,这对于一般小型计算机的容量和速度都是难以胜任的。
对应分析是将R 型因子分析与Q 型分子分析结合起来进行统计分析,它是从R 型因子分析出发,而直接获得Q 型因子分析的结果。
克服了由样品容量大,作Q 型分析所带来的计算上的困难。
另外根据R 型和Q 型分析的内在联系,可将指标(变量)和样品同时反映到相同坐标轴(因子轴)的一张图形上,便于对问题的分析。
比如在图形上邻近的一些样品则表示它们的关系密切归为一类,同样邻近的一些变量点则表示它们的关系密切归为一类,而且属地同一类型的样品点,可用邻近的变量点来表征。
因此,对应分析,概括起来可提供如下三方面的信息即指标之间的关系,样品之间的关系,以及指标与样品之间的关系。
基本思想:由于R 型因子分析和Q 型因子分析都是反映一个整体的不同侧面,因此它们之间一定存在内在的联系。
对应分析就是通过一个过渡矩阵Z 将二者有机地结合起来,具体地说,首先给出变量点的协差阵Z Z A '=和样品点的协差阵Z Z B '=,由于Z Z '和Z Z '有相同的非零特征根记为),m i n(0,21n p m m ≤<≥≥≥λλλ ,如果A 的特征根i λ对应的特征向量为i U ,则B 的特征根i λ对应的特征向量就是i i V ZU ∆,根据这个结论(后面有证明)就可以很方便的借助R 型因子分析而得到Q 型因子分析的结果。
对应分析原理
对应分析原理是一种用来确定两个或多个事物之间的对应关系的方法。
它主要包括以下几个步骤:
1. 收集相关数据:首先,需要收集与待分析事物相关的数据。
这些数据可以是各种类型的,比如数字、文字、图像等。
2. 建立对应关系:在收集到足够的数据之后,需要根据数据的特征建立对应关系。
对应关系可以是一对一的,也可以是一对多的。
3. 分析数据特征:根据建立的对应关系,可以对数据的特征进行分析。
可以使用统计学方法、机器学习算法等来识别数据的模式和规律。
4. 验证对应关系:在分析数据特征之后,需要对建立的对应关系进行验证。
可以使用交叉验证、模型评估等方法来验证对应关系的准确性和可靠性。
5. 应用对应关系:最后,根据对应分析的结果,可以应用对应关系来解决实际问题。
比如,可以根据对应关系预测未知数据的属性或进行分类。
通过对应分析原理,我们可以更好地理解不同事物之间的对应关系,从而为实际问题提供科学的解决方案。
无论是在科学研究、工程设计还是商业决策中,对应分析都具有重要的应用价值。
对应分析法一、简介对应分析(Correspondence analysis)也称关联分析、R-Q型因子分析,是近年新发展起来的一种多元相依变量统计分析技术,是一种多元统计分析技术,主要分析定性数据的方法,也是强有力的数据图示化技术。
对应分析是一种数据分析技术,它能够帮助我们研究由定性变量构成的交互汇总表来揭示变量间的联系。
交互表的信息以图形的方式展示。
主要适用于有多个类别的定类变量,可以揭示同一个变量的各个类别之间的差异,以及不同变量各个类别之间的对应关系,适用于两个或多个定类变量。
对应分析是由法国人Benzenci于1970年提出的,起初在法国和日本最为流行,然后引入到美国。
对应分析法是在R型和Q型因子分析的基础上发展起来的一种多元统计分析方法,因此对应分析又称为R-Q型因子分析。
在因子分析中,如果研究的对象是样品,则需采用Q型因子分析;如果研究的对象是变量,则需采用R型因子分析。
但是,这两种分析方法往往是相互对立的,必须分别对样品和变量进行处理。
因此,因子分析对于分析样品的属性和样品之间的内在联系,就比较困难,因为样品的属性是变值,而样品却是固定的。
于是就产生了对应分析法。
对应分析就克服了上述缺点,它综合了R型和Q型因子分析的优点,并将它们统一起来使得由R型的分析结果很容易得到Q型的分析结果,这就克服了Q 型分析计算量大的困难;更重要的是可以把变量和样品的载荷反映在相同的公因子轴上,这样就把变量和样品联系起来便于解释和推断。
对应分析数据的典型格式是列联表或交叉频数表。
常表示不同背景的消费者对若干产品或产品的属性的选择频率。
背景变量或属性变量可以并列使用或单独使用。
两个变量间——简单对应分析;多个变量间——多元对应分析。
对应分析的基本思想是将一个联列表的行和列中各元素的比例结构以点的形式在较低维的空间中表示出来。
它最大特点是能把众多的样品和众多的变量同时作到同一张图解上,将样品的大类及其属性在图上直观而又明了地表示出来,具有直观性。
对应分析数据一、概述对应分析数据是指通过对不同数据集之间的对应关系进行分析和比较,以揭示数据之间的关联性和趋势变化。
通过对数据进行对应分析,可以帮助我们更好地理解数据的特征、趋势和相互之间的关系,为决策提供有力的支持。
二、数据收集与准备1. 确定数据集:根据分析需求,确定需要进行对应分析的数据集。
例如,可以选择两个或多个相关的数据集,如销售数据、市场调研数据、顾客反馈数据等。
2. 收集数据:根据所选数据集,收集相应的数据。
可以通过调查问卷、数据库查询、网络爬虫等方式获取数据。
3. 数据清洗:对收集到的数据进行清洗和预处理,包括去除重复数据、处理缺失值、格式转换等,以确保数据的准确性和一致性。
三、对应分析方法1. 相关性分析:通过计算数据集之间的相关系数,判断数据之间的相关性强弱。
常用的相关系数包括皮尔逊相关系数、斯皮尔曼等级相关系数等。
2. 回归分析:通过建立回归模型,分析自变量与因变量之间的关系。
可以通过回归系数、拟合优度等指标评估模型的拟合程度和预测效果。
3. 聚类分析:将数据集中的样本划分为若干个不同的类别,使得同一类别内的样本相似度较高,不同类别之间的相似度较低。
常用的聚类算法包括K均值聚类、层次聚类等。
4. 时间序列分析:对时间序列数据进行建模和预测,以揭示数据的趋势和周期性变化。
可以通过平稳性检验、自相关函数、滑动平均等方法进行分析。
四、对应分析实例以销售数据和市场调研数据为例,进行对应分析。
1. 相关性分析:计算销售数据和市场调研数据之间的皮尔逊相关系数,判断两者之间的相关性。
结果显示相关系数为0.8,表明销售数据与市场调研数据之间存在较强的正相关关系。
2. 回归分析:建立销售数据与市场调研数据之间的回归模型,得到回归方程为销售额=0.5*市场调研数据+100。
通过回归系数和拟合优度等指标评估模型的拟合程度和预测效果。
3. 聚类分析:将销售数据和市场调研数据进行聚类分析,将样本划分为三个类别,分别为高销售高调研、中销售中调研、低销售低调研。
数学建模模型常用的四大模型及对应算法原理总结四大模型对应算法原理及案例使用教程:一、优化模型线性规划线性回归是利用数理统计中回归分析,来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法,在线性回归分析中,只包括一个自变量和一个因变量,且二者的关系可用一条直线近似表示,这种回归分析称为一元线性回归分析。
如果回归分析中包括两个或两个以上的自变量,且因变量和自变量之间是线性关系,则称为多元线性回归分析。
案例实操非线性规划如果目标函数或者约束条件中至少有一个是非线性函数时的最优化问题叫非线性规划问题,是求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。
建立非线性规划模型首先要选定适当的目标变量和决策变量,并建立起目标变量与决策变量之间的函数关系,即目标函数。
然后将各种限制条件加以抽象,得出决策变量应满足的一些等式或不等式,即约束条件。
整数规划整数规划分为两类:一类为纯整数规划,记为PIP,它要求问题中的全部变量都取整数;另一类是混合整数规划,记之为MIP,它的某些变量只能取整数,而其他变量则为连续变量。
整数规划的特殊情况是0-1规划,其变量只取0或者1。
多目标规划求解多目标规划的方法大体上有以下几种:一种是化多为少的方法,即把多目标化为比较容易求解的单目标,如主要目标法、线性加权法、理想点法等;另一种叫分层序列法,即把目标按其重要性给出一个序列,每次都在前一目标最优解集内求下一个目标最优解,直到求出共同的最优解。
目标规划目标规划是一种用来进行含有单目标和多目标的决策分析的数学规划方法,是线性规划的特殊类型。
目标规划的一般模型如下:设xj是目标规划的决策变量,共有m个约束条件是刚性约束,可能是等式约束,也可能是不等式约束。
设有l个柔性目标约束条件,其目标规划约束的偏差为d+, d-。
设有q个优先级别,分别为P1, P2, …, Pq。
在同一个优先级Pk中,有不同的权重,分别记为[插图], [插图](j=1,2, …, l)。
对应分析建模与应用*林海明1 林媛媛21.广东商学院经济贸易与统计学院2.香港科技大学数学系摘要:传统的对应分析是方法不唯一、没有模型的一种统计方法,其在满足对数据进行非线性预处理变换或应用主成分等的条件下,一些变量和样品失去了对应关系,导致结果粗略,甚至不解决问题。
为了完善和发展对应分析,这里根据对应分析的目的,用数学建模方法,给出了相应数学公式,提出了对应分析模型,应用因子分析主成分法的因子分析图—将因子载荷图加到其因子得分图中的图,证明了:因子分析图是对应分析模型的图形解。
给出了一个较清晰的分类标准,用理论和例说明了因子分析图的优良性。
从而建立了对应分析的模型和优化理论。
关键词:对应分析;建模;因子分析图;应用中图文分类号:O212 文献标识码:A一、引言数据的维数不大于3时,数据能显示在立体、平面或直线上,这有助于人们从图形中直观地看出样品的相异性(距离)、变量(指标)的相关性及其方向、变量对样品位置的贡献等特征。
但常见的是,数据的维数大于3,这已不能用常规方法点图。
自20世纪70年代以来,这一直是人们所关注的问题,人们想了不少办法。
其研究的目的之一是:“将原始数据‘拟合’到一个低维坐标系中,使得由降维所引起的任何变形达到最小。
”[1] 当变形是指样品的相异性(距离)或变量的相关性时,是多维标度变换;[1]多维标度变换现在已经成为一种广泛用于心理学、市场调查、社会学、政治学、物理学及生物学等领域的数据分析方法,但其局限性是仅反映样品的相异性或仅反映变量的相似性。
当变形是同时指①样品的相异性(距离)、②变量的相关性及其方向和③变量对样品位置的贡献关系等时,这将是对应分析。
显然,对应分析的理论和方法比多维标度变换更重要、更深入。
目前,国内外流行的对应分析有两个:其一是美国统计学教授R. A. Johnson等[1](2007) 给出的双重信息图,它是将数据阵作标准化的预处理变换,应用主成分分析降维,将变量的信息加到主成分值图中去,从图中可以看出样品之间是如何分组聚集的(无相关性),以及变量对样品位置的贡献;其二是法国统计学家J.P.Beozecri[2](1970)给出的对应分析(下称B氏方法),它是对数据阵作一类似“概率”的列联表,按独立性检验χ2统计量的一般项进行预处理变换,用主成分分析(或初始因子)降维,将变量和样品的主成分(或初始因子)点在同一张图上,使得问题的分析带来许多方便[3]。
以下内容涉及到指标(或称变量)方向,称越大越好的指标为正指标;称越大越不好的指标为负指标(取负数加一常数后有正向意义)或逆指标(取倒数乘一常数后有正向意义)。
现在说明传统对应分析法存在的不足:例1 [1]表12.9列出了1995年美国25所大学本科办学情况的数据,指标为:X1-新生的平均SAT得分,X2-新生中在高中时期名列班上前10%的人数百分比,X3-报名者被接受入*教育部人文社会科学研究规划基金项目资助,项目批准号:09YJA910002;教育部人文社会科学重点研究基地重大项目资助,项目批准号:2009JJD910001;广东省普通高校人文社科研究项目资助,项目批准号:10WYXM020;广东商学院科学研究重点项目资助,项目批准号:08ZD11001。
12学的百分比,X 4-学生与教师的比例,X 5-估计的年费用,X 6-毕业率(%)。
X 1、X 2、X 5、X 6是正指标,X 3是负指标,X 4是逆指标。
样品1-哈佛大学、2-普林斯顿大学、3-耶鲁大学、4-斯坦福大学,5-麻省理工学院是人们认为好的名校。
[1]有双重信息图1,其中横轴是第一主成分轴,纵轴是第二主成分轴,x i 为该方法的变量,编号为样品代码。
给出了相近样品、变量对样品影响的一些分析,但没有注意:(1)双重信息图1没有对负指标X 3和逆指标X 4进行正向变换、主成分分析不能旋转[5],使得变量相关性及其方向不清晰,一些变量失去了应有的方向和意义、一些样品失去了应有的位置特征。
在图1中,正指标X 1、X 5有正、负值(第四象限);逆指标X 4有负、正值(第二象限),即指标X 1、X 4、X 5失去了应有的方向和意义;好的名校5-麻省理工学院的坐标值有正、负值(第四象限)等,即样品5-麻省理工学院等失去了好的位置特征。
(2)B 氏方法没有对负指标X 3和逆指标X 4进行正向的变换,没有旋转功能,对数据阵的预处理变换不是线性变换(证明见后),其降维坐标系没有正向化,使得变量相关性及其方向同样不清晰,且数据变形太大。
通过SAS 9.0过程命令[4],用[2]表12.9的数据得图2,其中横轴是第一因子轴,纵轴是第二因子轴,x i 为该方法的相应变量,编号为样品代码。
在B 氏方法图2中,正指标X 1、X 2、X 6坐标值是负值(第三象限);负指标X 3坐标值是正值(第一象限);正指标X 5、逆指标X 4坐标值有正或有负值(第二或第四象限),即所有指标X 1-X 6失去了应有的方向和意义;名校1-哈佛大学、2-普林斯顿大学、4-斯坦福大学坐标值都是负值(第三象限);名校3-耶鲁大学、5-麻省理工学院坐标值是负、正值(第二象限);指标排20名之后的22-威斯康星大学、24-普度大学坐标值都是正值(第一象限)等,即很多样品失去了应有的位置特征。
(3)迄今对应分析没有模型。
因为其没有目标的数学公式。
上述第(1)种情况经常出现,第(2)种情况具有普遍性,第(3)种情况是客观存在。
为了完善和发展对应分析,重要的是要解决:问题1 如何给出对应分析更好的数据阵预处理变换? 问题2 如何建立有旋转功能的对应分析模型及其理论?据查,上述问题的研究是空白。
这里对负指标、逆指标和适度指标进行正向化变换,根据对应分析的目的,用数学建模方法和因子分析主成分法的因子分析图,解决了上述问题。
DIMENSION 2-0.4-0.10.20.50.8DIMENSION 1-0.4-0.10.20.50.8图2 B 氏方法图DIMENSION 2-5.2-4.9-4.6-4.3-4.0-3.7-3.4-3.1-2.8-2.5-2.2-1.9-1.6-1.3-1.0-0.7-0.4-0.10.20.50.81.11.41.72.02.32.62.9DIMENSION 1-5.2-4.9-4.6-4.3-4.0-3.7-3.4-3.1-2.8-2.5-2.2-1.9-1.6-1.3-1.0-0.7-0.4-0.10.20.50.81.11.41.72.02.32.62.9图1 双重信息图[1]3二、主要结果以下解决问题1。
指标体系有正指标、负指标、逆指标和适度指标。
适度指标是指低于适度值时越大越好,高于适度值时越大越不好;另外,指标间的量纲或均值往往是不相同的。
因此,指标体系通常需要进行预处理,如有正向化变换、标准化变换等。
所谓正向化变换就是把负指标、逆指标和适度指标转化为正指标的变换。
正向化变换:负指标取负数加一常数后有正向意义;逆指标取倒数乘一常数后有正向意义[如见三(1)];适度指标与适度值的绝对差加适度值后取倒数有正向意义。
指标体系有正指标、负指标、逆指标和适度指标时,不易明确指标的方向、样品的位置特征。
指标正向化变换后,保留了指标应有的意义、解决了指标方向一致性和指标对样品位置贡献的明确问题。
标准化变换是将指标均值化为0、方差化为1的线性变换。
正指标间的量纲或均值不同时,样品没有可比性。
正指标作标准化变换,样品有了相对比较的前提,同时能保留指标和样品的应有特征。
综上,对指标体系进行正向化、标准化变换的预处理,解决了问题1。
设A =l k ij a ⨯)(,定义矩阵范数的平方:‖A ‖2=tr (AA ′)(方开泰[3],tr 是方阵的迹)。
为了解决问题2,按照对应分析的目的,要解决的问题是:⑴建立一个低维坐标系,⑵将原始数据中的变量和样品同时表示在该坐标系中,⑶低维坐标系降维所引起的数据变形达到最小。
用数学公式表述是:对应分析模型 设正向化、标准化p 维可观测随机向量x ),,(1'=p x x 的n 个样品数据阵为X p n ij x ⨯=)(,对合适的p m <,⑴在坐标系m F F ,,1 是x 的一个近似变换下,⑵样品X j =),,(1jp j x x 的近似坐标是j X x m F F '=),,(1 ),,(1jm j F F = ( j =1,…,n ),F n ×m m n ij F ⨯=)(,变量x i 的近似坐标是),,1)(,,(1p i l l im i =;⑶求:F ),,(1'=m F F ,L m p ij l ⨯=)(,使:‖X -F n ×m L ′‖2达到最小,这里E (F )=0,Cov (F )=I m ,Cov ( x -LF , F )= 0。
建模说明 (1)E (F )=0,Cov (F )=I m 的说明:用坐标系m F F ,,1 表示变量x 和样品X j ( j = 1,…,n )时,要求m F F ,,1 具有标准化且信息表示不重叠的功能,数学公式是:E (F )=0,Cov (F )=I m 。
(2)Cov (x -LF , F )=0的说明:在坐标系F ),,(1'=m F F 中,x i 的近似坐标是),,(1im i l l),,1(p i =,所以,⎪⎩⎪⎨⎧+++=+++=p m pm p pm m F l F l x F l F l x εε11111111, x = LF +ε,这里ε),,(1'=p εε 是误差向量,显然E (ε)=0,为了LF 、ε表示x 的信息不重复,取:Cov (ε, F )= Cov ( x -LF , F )=0(广2)。
(3)‖X -F n ×m L′‖2达到最小的说明:由建模说明(2)有:x = LF +ε,取数据阵形式有: X =F n ×m L ′+U ,‖X -F n ×m L′‖2=‖U ‖2,4其中U =p n ij ⨯)(ε,),,(1ip i εε =ε′jX x '=,所以,数据变形达到最小的数学公式是:‖X -F n ×m L ′‖2达到最小。
性质1 对应分析模型有旋转功能(证明见附录)。
性质2 对应分析模型中,数据变形与变量相关性变形达到最小等价,且 ‖X -F n ×m L ′‖2= (n -1)tr (R - LL ′) = (n -1)[tr (R )-tr ( LL ′)](证明见附录)。
设x ),,(1'=p x x 的协差阵为R p p ij r ⨯=)(, R 的特征值为p λλ,,1 ,p λλ≥≥ 1,P p p ij e ⨯=)( =(e 1,…,e p ),这里Pe i =i λe i ,PP ′=I p 。