主成分分析と因子分析

能力測定法特論 : 第4回 (11/11/05)

　いくつか(p個)の変量の値を情報の損失をできるだけ少なくして、少数変量(m個、m＜p)の総合的指標(主成分)で代表させる方法として主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)と因子分析(Factor Analysis, FA)がある。いくつかのテストの成績を総合した総合的成績、いろいろな症状を総合した総合的な重症度、種々の財務指標に基づく企業の評価等を求めたいといった場合に用いられる。 p変量(p次元)の観測値をm個(m次元)の主成分に縮約させるという意味で、次元を減少させる(reduce)方法と言うこともでき、多変量データを要約する有力な方法である。
　両者は似た目的に使われるが、元になっている考え方は異なるので利用する場面では注意が必要である。違いに焦点を当てながら説明する。

2変量の場合の主成分分析 : 理解を助けるため(実際場面で 2変量を扱うことはない)

定式化 : 配布資料 54ページ～
- 重み(係数) : a1、a2
- 合成変量(線形結合) : z
- よく代表するように、a1 と a2 を決める。
- より広がって測定できる軸に沿うと情報量が多い。
  　　　[参考:立体の測定] ノギス、ノギスの使い方・目盛りの読み方 _
- 全測定値の分散を最大化する軸を決定する。

身長と体重の総合指標を求めよう : プログラム : les1201.sas

 /* Lesson 12-1 */
 /*    File Name = les1201.sas   07/07/05   */

data gakusei;
  infile 'all05a.prn'
    firstobs=2;
  input sex $ shintyou taijyuu kyoui
        jitaku $ kodukai carryer $ tsuuwa;

proc print data=gakusei(obs=10);
run;

proc plot data=gakusei;                        : 散布図
  plot shintyou*taijyuu;                       : 元の変量のプロット
run;                                           :
proc princomp cov data=gakusei out=outprin;    : 主成分分析(分散共分散行列)
  var shintyou taijyuu;                        : 2変量
run;                                           :
proc print data=outprin(obs=15);               : 結果の出力
run;                                           :
proc plot data=outprin;                        : 散布図
  plot prin2*prin1/vref=0 href=0;              : 主成分得点のプロット
run;                                           :
proc sort data=outprin;                        : 説明のためにソートしてみる
  by prin1;                                    : 第一主成分で
run;                                           :
proc print data=outprin;                       : 体重がややが効いていることの確認
run;                                           :

出力結果 : les1201.lst

身長と体重の散布図
各変量の平均、標準偏差、分散共分散行列
固有値、比率(寄与率)、累積寄与率 : 解釈に使う
固有ベクトル(係数a1とa2) : 解釈に使う
主成分得点 : 各個人の得点(z)、2つある
第1軸と第2軸の主成分得点の散布図

SAS システム 2 23:15 Wednesday, July 6, 2005 プロット : SHINTYOU*TAIJYUU. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... (NOTE: 46 オブザベーションが欠損値です．) SHINTYOU | 200 + | | B A 180 + A BDCFDDBEA B B A A A | BAFDKHTOHHCFECB BA | AEAGIIFECBCEAA AA A A 160 + ADCFDIDDBABB | A ECAEDDA A A | A BAA 140 + ---+-----------+-----------+-----------+-----------+-- 20 40 60 80 100 TAIJYUU SAS システム 3 23:15 Wednesday, July 6, 2005 Principal Component Analysis 282 Observations 2 Variables Simple Statistics SHINTYOU TAIJYUU Mean 168.4446809 58.56382979 StD 8.1382706 9.36408887 SAS システム 4 23:15 Wednesday, July 6, 2005 Principal Component Analysis Covariance Matrix SHINTYOU TAIJYUU SHINTYOU 66.23144847 54.25158628 TAIJYUU 54.25158628 87.68616037 Total Variance = 153.91760884 Eigenvalues of the Covariance Matrix Eigenvalue Difference Proportion Cumulative PRIN1 132.261 110.604 0.859296 0.85930 PRIN2 21.657 . 0.140704 1.00000 SAS システム 5 23:15 Wednesday, July 6, 2005 Principal Component Analysis Eigenvectors PRIN1 PRIN2 SHINTYOU 0.634832 0.772651 TAIJYUU 0.772651 -.634832 SAS システム 6 23:15 Wednesday, July 6, 2005 S H T K C I A J O A T N I K I D R S P P T J Y T U R U R R O S Y Y O A K Y U I I B E O U U K A E W N N S X U U I U I R A 1 2 1 F 145.0 38.0 . J 10000 . -30.7721 -5.05998 2 F 146.7 41.0 85 J 10000 Vodafone 6000 -27.3749 -5.65097 3 F 148.0 42.0 . J 50000 . -25.7770 -5.28135 ＜中略＞ SAS システム 8 23:15 Wednesday, July 6, 2005 プロット : PRIN2*PRIN1. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... (NOTE: 46 オブザベーションが欠損値です．) 20 + | | | PRIN2 | A | A | A BCABABBCCA AA | A BBABDADEBFGDBJGC DE A 0 +-------------B-DAB-FC-JACEGEEFDKCACFBA-EAA-----A--------- | A AAABA CBCDAABCA C C BEEB FD A AA | AA B A A A B|BA A A AAA A | A | B | | A A -20 + | A A ---+------------+------------+------------+------------+-- -40 -20 0 20 40 PRIN1 SAS システム 9 23:15 Wednesday, July 6, 2005 S H T K C I A J O A T N I K I D R S P P T J Y T U R U R R O S Y Y O A K Y U I I B E O U U K A E W N N S X U U I U I R A 1 2 1 F 148.9 . . J 60000 . . . 2 F 153.0 . . G 120000 DoCoMo 200 . . 3 F 155.0 . . J 20000 . . . ＜中略＞ SAS システム 45 23:15 Wednesday, July 6, 2005 S H T K C I A J O A T N I K I D R S P P T J Y T U R U R R O S Y Y O A K Y U I I B E O U U K A E W N N S X U U I U I R A 1 2 289 M 180.0 64.0 90 J 35000 . 11.5359 5.4772 290 M 180.0 64.0 90 G 60000 au 10000 11.5359 5.4772 291 M 168.0 74.0 . G 120000 DDIp 15000 11.6445 -10.1430 292 M 179.0 65.0 . J 0 . 11.6738 4.0697 293 M 173.8 69.6 90 J 30000 DoCoMo 13000 11.9268 -2.8683 294 M 177.0 67.0 . 4000 DoCoMo 8000 11.9494 1.2547 295 M 180.0 65.0 88 J 30000 . 12.3086 4.8423 296 M 180.0 65.0 . G 100000 . 12.3086 4.8423 297 M 168.0 75.0 . G 150000 . 12.4171 -10.7778 298 M 179.0 66.0 . 30000 . 12.4464 3.4349 299 M 173.0 71.0 100 G 0 . 12.5007 -4.3752 300 M 178.0 67.0 . J 0 . 12.5842 2.0274 301 M 172.0 72.0 89 G 150000 . 12.6385 -5.7827 302 M 177.0 68.0 . G 80000 . 12.7220 0.6199 303 M 182.0 64.0 . G 0 . 12.8056 7.0225 304 M 165.0 78.0 . G 0 2098 12.8306 -15.0002 305 M 170.0 74.0 90 J 0 . 12.9141 -8.59765 306 M 175.0 70.0 95 G 50000 8000 12.9977 -2.19507 307 M 178.0 68.0 . J 100000 DoCoMo 4000 13.3569 1.39254 308 M 175.0 74.0 . J 0 . 16.0883 -4.73440 309 M 180.0 70.0 94 G 70000 au 5000 16.1718 1.66818 310 M 180.0 70.0 . J 40000 au 4000 16.1718 1.66818 311 M 180.0 70.0 . . . 16.1718 1.66818 312 M 180.0 70.0 . J 40000 DoCoMo 6500 16.1718 1.66818 313 M 178.7 71.2 95 0 . 16.2737 -0.0981 314 M 173.5 76.5 . G 100000 . 17.0677 -7.4805 315 M 184.0 68.0 85 30000 . 17.1659 6.0284 316 M 182.0 70.0 90 G 100000 . 17.4415 3.2135 317 M 185.0 68.0 93 J 0 . 17.8007 6.8011 318 M 175.0 77.0 95 G 130000 . 18.4062 -6.6389 319 M 179.1 74.2 . 0 au 4000 18.8456 -1.6935 320 M 176.5 78.0 96 J 10000 . 20.1311 -6.1147 321 M 177.0 78.0 . J 40000 . 20.4486 -5.7284 322 M 181.5 74.5 . G 120000 au 3000 20.6010 -0.0296 323 M 178.0 78.0 110 G 50000 . 21.0834 -4.9558 324 M 169.3 88.5 94 J 0 . 23.6732 -18.3436 325 M 186.0 82.0 . J 0 . 29.2526 -1.3139 326 M 182.0 90.0 100 J 40000 . 32.8945 -9.4831 327 M 178.0 95.0 . 1000 No . 34.2184 -15.7479 328 M 178.0 100.0 112 G 60000 . 38.0817 -18.9221

解釈方法
- 寄与率 : その軸がどの程度説明力を持っているか : 第1軸だけで十分(85.9%)。第2軸に含まれる説明力は小さい(14.1%)。
- 固有ベクトル : その軸の特徴を示している : 身長と体重の重みはほぼ同等だが、体重がやや大きめに効いている(第1軸)
- 主成分得点と散布図 : 各個人がどこに付置されているか
- 第1軸 : 全体的な体格の指標。身長と体重を足したような指標。

3変量以上の主成分分析

定式化 : 資料 71ページ～
- 2変量の拡張
- 合成変量(線形結合) : z
- 合成変量の分散を最大化する軸を決定する。

身長、体重、胸囲での総合指標を求めてみよう : プログラム : les1202.sas

/* Lesson 12-2 */ /* File Name = les1202.sas 07/07/05 */ data gakusei; infile 'all05a.prn' firstobs=2; input sex $ shintyou taijyuu kyoui jitaku $ kodukai carryer $ tsuuwa; proc print data=gakusei(obs=10); run; proc princomp cov data=gakusei out=outprin; : 主成分分析(分散共分散行列) var shintyou taijyuu kyoui; : 3変量 run; : proc print data=outprin(obs=15); : 結果の出力 run; : proc plot data=outprin; : 散布図 plot prin2*prin1/vref=0 href=0; : 主成分得点のプロット plot prin3*prin2/vref=0 href=0; : plot prin3*prin1/vref=0 href=0; : run; :

出力結果 : les1202.lst

各変量の平均、標準偏差、共分散行列
固有値、比率(寄与率)、累積寄与率
固有ベクトル
主成分得点
第1軸～第3軸の散布図

                              SAS システム                             3
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis
     104 Observations
       3 Variables
                           Simple Statistics

                     SHINTYOU           TAIJYUU             KYOUI

       Mean       167.2798077       58.69615385       86.49038462
       StD          8.8277737       10.85357015        7.64249132

                              SAS システム                             4
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                           Covariance Matrix

                       SHINTYOU           TAIJYUU             KYOUI

     SHINTYOU        77.9295883        70.4536109        25.3187360
     TAIJYUU         70.4536109       117.7999851        54.5154966
     KYOUI           25.3187360        54.5154966        58.4076736

                              SAS システム                             5
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                     Total Variance = 254.13724701

                  Eigenvalues of the Covariance Matrix

            Eigenvalue      Difference      Proportion      Cumulative

 PRIN1         196.291         154.890        0.772382         0.77238
 PRIN2          41.401          24.956        0.162909         0.93529
 PRIN3          16.445            .           0.064709         1.00000

                              SAS システム                             6
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                              Eigenvectors

                            PRIN1         PRIN2         PRIN3

           SHINTYOU      0.530874      -.657814      0.534279
           TAIJYUU       0.750236      0.071616      -.657280
           KYOUI         0.394105      0.749768      0.531535

                              SAS システム                             7
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
          S
          H     T            K C
          I     A     J      O A          T
          N     I   K I      D R          S      P       P        P
          T     J   Y T      U R          U      R       R        R
   O  S   Y     Y   O A      K Y          U      I       I        I
   B  E   O     U   U K      A E          W      N       N        N
   S  X   U     U   I U      I R          A      1       2        3

    1 F 145.0 38.0  . J  10000             .    .       .       .     
    2 F 146.7 41.0 85 J  10000 Vodafone 6000 -24.7889 11.1529 -0.15621
    3 F 148.0 42.0  . J  50000             .    .       .       .     
    4 F 148.0 43.0 80 J  50000 DoCoMo   4000 -24.5689  6.6921 -3.43388
    5 F 148.9   .   . J  60000             .    .       .       .     
    6 F 149.0 45.0  . G  60000             .    .       .       .     
    7 F 150.0 46.0 86    40000             . -18.8918 10.0900 -1.14796
    8 F 151.0 50.0  . G  60000 J-PHONE     .    .       .       .     
    9 F 151.7 41.5 80 J  35000             . -23.7300  4.1508 -0.47113
   10 F 152.0 35.0 77 J  60000 DoCoMo   2000 -29.6296  1.2387  2.36687
   11 F 152.0 43.0  . J  20000 au       3500    .       .       .     
   12 F 152.0 44.0  .    45000 DoCoMo   4000    .       .       .     
   13 F 153.0 41.0  . J 125000 No          .    .       .       .     
   14 F 153.0 42.0  . G      0 Vodafone 1000    .       .       .     
   15 F 153.0 46.5 87 G  10000             . -16.5299  8.9021  0.65777

                              SAS システム                             9
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
        プロット : PRIN2*PRIN1.  凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ...
       (NOTE: 224 オブザベーションが欠損値です．)
PRIN2 |                          |
   20 +                          |
      |           A   A        A |  A   A          A         A
      |           AA  ABABBB  AC | A AC     A    A
    0 +--------A----A-AABCBCD-CAAACADD-BBBAAB-AA-------A----------------
      |              A A A    B  AAA BBAD   B
      |                     A    |AAA     A
  -20 +                          |
      |                 A        |
      |                          |
  -40 +                          |
      ---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+--
        -40         -20          0          20          40          60
                                     PRIN1

                              SAS システム                            10
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
        プロット : PRIN3*PRIN2.  凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ...
       (NOTE: 224 オブザベーションが欠損値です．)
PRIN3 |                                      |
   10 +                                      |
      |                       A   A   AB    A| A           A A
      |                     A  A   A AA  D EBCD  AABD A       A
    0 +----------------------A---A-A--B--A--EACBCBCBA-A-AAA-------------
      |                     A    A  A   A A CC  CBA AA
      |                           A   AA A   | AA        A     A
  -10 +                                      |  A
      |          A                           |       A
      |                                      |
  -20 +                                      |
      ---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+--
        -30         -20         -10          0          10          20
                                     PRIN2

                              SAS システム                            11
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
        プロット : PRIN3*PRIN1.  凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ...
       (NOTE: 224 オブザベーションが欠損値です．)
PRIN3 |                          |
   10 +                          |
      |                  A       |B   A C   A      A
      |        A      A AAACA BB |ABDDBAA A D
    0 +-----------AA--BCACCAC-AAAABB-CA-A--A----------------------------
      |           A A  AA  AA BA |  B  BBB    AA
      |              A        AA A    A   A            A     A
  -10 +                  A       |
      |                 A        |               A
      |                          |
  -20 +                          |
      ---+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+--
        -40         -20          0          20          40          60
                                     PRIN1

解釈方法
- 寄与率 : 2軸まで取れば十分のようだ(93.5%)。
- 第1軸 : 全体的な体格の因子。特に体重が効いている。
- 第2軸 : 太さの因子(?)。胸囲が正で身長が負。
- 第3軸 : 華奢さの因子(?)。無視しても良い軸であるが。(6.5%)。

相関行列を使う理由

変量によって測定単位が異なる
使う単位によって解析結果が異なる
分散の影響を受ける
各変量を標準化して用いる : 相関行列 <===> 分散共分散行列

相関行列を用いて体格の総合指標を求めてみよう : プログラム : les1203.sas

 /* Lesson 12-3 */
 /*    File Name = les1203.sas   07/07/05   */

data gakusei;
  infile 'all05a.prn'
    firstobs=2;
  input sex $ shintyou taijyuu kyoui
        jitaku $ kodukai carryer $ tsuuwa;

proc print data=gakusei(obs=10);

run;                                          :
proc princomp data=gakusei out=outprin;       : 相関係数を使って
  var shintyou taijyuu kyoui;                 :
run;                                          :
proc print data=outprin(obs=15);
run;
proc plot data=outprin;
  plot prin2*prin1/vref=0 href=0;
  plot prin3*prin2/vref=0 href=0;
  plot prin3*prin1/vref=0 href=0;
run;

出力結果 : les1203.lst

各変量の平均、標準偏差、相関行列
固有値、比率(寄与率)、累積寄与率
固有ベクトル
主成分得点
第1軸～第3軸の散布図

                              SAS システム                             3
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis
     104 Observations
       3 Variables
                           Simple Statistics

                     SHINTYOU           TAIJYUU             KYOUI

       Mean       167.2798077       58.69615385       86.49038462
       StD          8.8277737       10.85357015        7.64249132

                              SAS システム                             4
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                           Correlation Matrix

                         SHINTYOU       TAIJYUU         KYOUI

           SHINTYOU        1.0000        0.7353        0.3753
           TAIJYUU         0.7353        1.0000        0.6572
           KYOUI           0.3753        0.6572        1.0000

                              SAS システム                             5
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                 Eigenvalues of the Correlation Matrix

            Eigenvalue      Difference      Proportion      Cumulative

 PRIN1         2.19083         1.56282        0.730277         0.73028
 PRIN2         0.62802         0.44686        0.209338         0.93962
 PRIN3         0.18115          .             0.060385         1.00000

                              SAS システム                             6
                                           23:16 Wednesday, July 6, 2005
                      Principal Component Analysis

                              Eigenvectors

                            PRIN1         PRIN2         PRIN3

           SHINTYOU      0.560340      -.648358      0.515414
           TAIJYUU       0.637705      -.059382      -.767989
           KYOUI         0.528537      0.759017      0.380187

解釈方法
- 寄与率 : 2軸まで取れば十分のようだ(94.0%)。
- 第1軸 : 全体的な体格の因子。
- 第2軸 : 太さの因子。
- 分散共分散行列を使ったときよりも第1軸の固有ベクトル同士が近い値になった。しかし、軸の解釈に違いはない。その理由はこの例では 3変量のスケールや分散にそれほどの違いがないためと想像される。
- 分散共分散行列と相関行列を使ったときの違いを見てみたければ、 shintyou のみを mm 単位で測定したと考えて、 100倍したものをデータとして両者の出力を比較してみよ。
  プログラム : les1204.sas 、出力結果 : les1204.lst

主成分の数の決定基準 : 配布資料 80ページ
明確に決まっているわけではないが、以下のような基準が一般的に用いられている。また、結果の解釈の都合上、多少増減させることもある。
- 累積寄与率がある程度(例えば80%以上)以上大きくなること
- 相関行列を用いている場合、固有値が 1以上
- 固有値のギャップがある程度以上大きいこと
- ...
因子分析
　前述の主成分分析の場合は、データの散らばり方(分散)を捉えてデータ特性を把握する手法であった。一方、因子分析は、変数間に(潜在的な)構造を持ち込んで関係を探る手法である (少し理解しにくいかもしれないが)。この手法は心理学の分野で広く利用されている。
1. 定式化 : 配布資料 195ページ～
  - 測定対象 zji : 成績、測定値、...。
  - 共通因子 : fi : 因子得点(測定不能)、個体の特徴付け、i=1,2,...,n.
  - 因子負荷量 : aj : 因子の特徴付け、j=1,2,...,p.
  - 独自因子 : eji : 変動
  - いくつかの仮定 : fi、aj、eji
2. 因子の解釈
3. 因子軸の回転 : 直交回転、斜交回転
4. 因子数を決めるために行きつ戻りつの試行錯誤が必要になる

[例題1] 食品の嗜好性を探ってみよう : 200 ページ～
100種類の食品の性、年齢毎の嗜好度調査の結果 : データ : food.dat

まずは因子数を決めよう : プログラム : les1301.sas

/* Lesson 13-1 */ /* File Name = les1301.sas 07/14/05 */ data food; : infile 'food.dat'; : ファイルの読み込み input X01-X10; : 変量リスト、連続的に label X01='M(-15)' : 各変量に解りやすい名前を付ける X02='M(16-20)' : M : 男性 X03='M(21-30)' : F : 女性 X04='M(31-40)' : ()内 : 年齢 X05='M(41-)' : X06='F(-15)' : X07='F(16-20)' : X08='F(21-30)' : X09='F(31-40)' : X10='F(41-)'; : : proc print data=food(obs=10); : データの表示 run; : proc factor data=food; : オプションを付けないと主成分分析 var X01-X10; : 解析に使う変量リスト run; :

出力結果 : les1301.lst
SAS システム 1 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 X09 X10 1 7.69 7.31 7.47 7.76 7.87 7.51 7.24 7.70 7.91 7.95 2 6.59 5.56 6.21 6.04 5.81 6.64 6.11 6.53 6.44 6.64 3 4.55 4.18 4.36 4.25 4.53 4.60 3.66 4.04 3.68 4.43 4 6.78 6.11 6.30 5.98 5.56 6.37 6.29 5.43 5.32 5.28 SAS システム 2 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Prior Communality Estimates: ONE Eigenvalues of the Correlation Matrix: Total = 10 Average = 1 1 2 3 4 5 Eigenvalue 6.8280 1.7619 0.7545 0.2624 0.1216 Difference 5.0661 1.0074 0.4921 0.1408 0.0236 Proportion 0.6828 0.1762 0.0754 0.0262 0.0122 Cumulative 0.6828 0.8590 0.9344 0.9607 0.9728 6 7 8 9 10 Eigenvalue 0.0980 0.0721 0.0441 0.0358 0.0219 Difference 0.0259 0.0280 0.0083 0.0139 Proportion 0.0098 0.0072 0.0044 0.0036 0.0022 Cumulative 0.9826 0.9898 0.9942 0.9978 1.0000 SAS システム 3 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components 2 factors will be retained by the MINEIGEN criterion. SAS システム 4 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 X01 0.74741 -0.59244 M(-15) X02 0.86579 -0.31836 M(16-20) X03 0.84491 0.22079 M(21-30) X04 0.78216 0.47602 M(31-40) X05 0.68129 0.67325 M(41-) X06 0.80647 -0.54140 F(-15) X07 0.89959 -0.33542 F(16-20) X08 0.90901 -0.04289 F(21-30) X09 0.90316 0.21817 F(31-40) X10 0.79262 0.35477 F(41-) SAS システム 5 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 6.827955 1.761873 Final Communality Estimates: Total = 8.589828 X01 X02 X03 X04 X05 0.909618 0.850950 0.762624 0.838371 0.917413 X06 X07 X08 X09 X10 0.943520 0.921775 0.828147 0.863298 0.754112

解釈方法 :
- 固有値(Eigenvalue) : 相関行列を用いた主成分分析の結果
  - 相関行列を用いた主成分が計算される
  - [コメント] 理解を難しくしている一つの理由かもしれない
  - 比較のためのプログラム : les1301pca.sas, 出力 : les1301pca.lst
- システム側からは因子数は2だと判断された : 固有値が1より大きい
- 因子負荷量(Factor Pattern) : aj
- 因子毎の分散(Variance explained by each factor) : 総分散(10, 変量数と等しくなる)のどれだけを説明しているか。因子毎の説明量。
- 共通性(Final Communality Estimates, Σaj^2) : 変数毎の説明割合。
- 因子数の決定 : 解析者側の判断
  - 固有値の変化量からすると、3 でも良さそう : 3 と 4 の間が空いてる
  - 因子数を 3 として計算してみよう

因子数3で解析 : プログラム : les1302.sas

/* Lesson 13-2 */ /* File Name = les1302.sas 07/14/05 */ data food; infile 'food.dat'; input X01-X10; label X01='M(-15)' X02='M(16-20)' X03='M(21-30)' X04='M(31-40)' X05='M(41-)' X06='F(-15)' X07='F(16-20)' X08='F(21-30)' X09='F(31-40)' X10='F(41-)'; proc print data=food(obs=10); run; : proc factor data=food nfactor=3 out=fscore; : 因子数3、出力の保存 var X01-X10; : run; : proc plot data=fscore; : plot factor1*factor2/vref=0.0 href=0.0; : 第1因子 x 第2因子、軸 plot factor2*factor3/vref=0.0 href=0.0; : 第2因子 x 第3因子、軸 run; :

出力結果 : les1302.lst
SAS システム 2 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Prior Communality Estimates: ONE Eigenvalues of the Correlation Matrix: Total = 10 Average = 1 1 2 3 4 5 Eigenvalue 6.8280 1.7619 0.7545 0.2624 0.1216 Difference 5.0661 1.0074 0.4921 0.1408 0.0236 Proportion 0.6828 0.1762 0.0754 0.0262 0.0122 Cumulative 0.6828 0.8590 0.9344 0.9607 0.9728 6 7 8 9 10 Eigenvalue 0.0980 0.0721 0.0441 0.0358 0.0219 Difference 0.0259 0.0280 0.0083 0.0139 Proportion 0.0098 0.0072 0.0044 0.0036 0.0022 Cumulative 0.9826 0.9898 0.9942 0.9978 1.0000 SAS システム 3 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components 3 factors will be retained by the NFACTOR criterion. SAS システム 4 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 X01 0.74741 -0.59244 0.16808 M(-15) X02 0.86579 -0.31836 0.29190 M(16-20) X03 0.84491 0.22079 0.38417 M(21-30) X04 0.78216 0.47602 0.32604 M(31-40) X05 0.68129 0.67325 0.11067 M(41-) X06 0.80647 -0.54140 -0.07270 F(-15) X07 0.89959 -0.33542 -0.14888 F(16-20) X08 0.90901 -0.04289 -0.25110 F(21-30) X09 0.90316 0.21817 -0.27989 F(31-40) X10 0.79262 0.35477 -0.45389 F(41-) SAS システム 5 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 6.827955 1.761873 0.754451 Final Communality Estimates: Total = 9.344279 X01 X02 X03 X04 X05 0.937870 0.936157 0.910210 0.944673 0.929662 X06 X07 X08 X09 X10 0.948805 0.943939 0.891197 0.941637 0.960129 SAS システム 6 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Scoring Coefficients Estimated by Regression Squared Multiple Correlations of the Variables with each Factor FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 1.000000 1.000000 1.000000 SAS システム 7 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Standardized Scoring Coefficients FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 X01 0.10946 -0.33626 0.22279 M(-15) X02 0.12680 -0.18069 0.38691 M(16-20) X03 0.12374 0.12531 0.50920 M(21-30) X04 0.11455 0.27018 0.43215 M(31-40) X05 0.09978 0.38212 0.14670 M(41-) X06 0.11811 -0.30729 -0.09636 F(-15) X07 0.13175 -0.19038 -0.19733 F(16-20) X08 0.13313 -0.02434 -0.33282 F(21-30) X09 0.13227 0.12383 -0.37099 F(31-40) X10 0.11609 0.20136 -0.60162 F(41-) SAS システム 8 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR1*FACTOR2. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... 5 + | | | FACTOR1 | | | A A |A B A | A A A AA BBA AAADA BB A AA A A A 0 +----A-------A----AAB--AAA----ACA---BABAAA-B--AAAAA--AA-A--A--A- | A AA A A A A A A A | ABAAABB BA A A A | A A A | A A | | A | | -5 + | --+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+- -3 -2 -1 0 1 2 FACTOR2 SAS システム 9 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR2*FACTOR3. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... FACTOR2 | | 2.5 + | | A A A A | AC A A A | AA ABA ADABA AB| B A AA AA A 0.0 +---BA----AAAA-CBA--A-+-ECB-A------A----A--------A-------------- | A A BAA ABB AB AABAB | B AA B AAAAA A A -2.5 + | A | | | | -5.0 + | --+---------+---------+---------+---------+---------+---------+- -2 -1 0 1 2 3 4 FACTOR3

解釈方法 : 因子の特徴付け : 因子負荷量の大小から。
- 固有値(Eigenvalue)
- 因子毎の分散(Variance explained by each factor) : 因子毎の説明量。
- 共通性(Final Communality Estimates, Σaj^2) : 変数毎の説明割合。
- 因子負荷量(Standardized Scoring Coefficients) : aj
  - 第1因子 : 全体的な嗜好
  - 第2因子 : 年齢効果 (+ 年輩、- 若年)
  - 第3因子 : 性別効果 (+ 男性、- 女性)
- 各個体の散布図 : 第2因子と第3因子の関係が面白い

回転させてみよう : プログラム : les1303.sas

回転の不定性から。
回転させた方が解釈がし易いことも多いから。

/* Lesson 13-3 */ /* File Name = les1303.sas 07/14/05 */ data food; infile 'food.dat'; input X01-X10; label X01='M(-15)' X02='M(16-20)' X03='M(21-30)' X04='M(31-40)' X05='M(41-)' X06='F(-15)' X07='F(16-20)' X08='F(21-30)' X09='F(31-40)' X10='F(41-)'; proc print data=food(obs=10); run; proc factor data=food nfactor=3 rotate=varimax out=fscore2; var X01-X10; : 回転の指定 run; : proc print data=fscore2; run; proc plot data=fscore2; plot factor1*factor2/vref=0.0 href=0.0; plot factor2*factor3/vref=0.0 href=0.0; plot factor3*factor1/vref=0.0 href=0.0; run;

出力結果 : les1303.lst
SAS システム 6 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Orthogonal Transformation Matrix 1 2 3 1 0.65751 0.53576 0.52976 2 -0.73452 0.61238 0.29234 3 0.16779 0.58134 -0.79617 SAS システム 7 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Rotated Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 X01 0.95480 0.13534 0.08893 M(-15) X02 0.85209 0.43859 0.13319 M(16-20) X03 0.45782 0.81121 0.20628 M(21-30) X04 0.21933 0.90009 0.29393 M(31-40) X05 -0.02799 0.84163 0.46962 M(41-) X06 0.91574 0.05827 0.32684 F(-15) X07 0.81289 0.19001 0.49704 F(16-20) X08 0.58706 0.31477 0.66894 F(21-30) X09 0.38662 0.45477 0.76508 F(31-40) X10 0.18442 0.37804 0.88499 F(41-) SAS システム 8 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 3.923686 2.875550 2.545044 Final Communality Estimates: Total = 9.344279 X01 X02 X03 X04 X05 0.937870 0.936157 0.910210 0.944673 0.929662 X06 X07 X08 X09 X10 0.948805 0.943939 0.891197 0.941637 0.960129 SAS システム 9 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Scoring Coefficients Estimated by Regression Squared Multiple Correlations of the Variables with each Factor FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 1.000000 1.000000 1.000000 SAS システム 10 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Standardized Scoring Coefficients FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 X01 0.35634 -0.01776 -0.21769 M(-15) X02 0.28101 0.18221 -0.29369 M(16-20) X03 0.07475 0.43906 -0.30323 M(21-30) X04 -0.05062 0.47805 -0.20440 M(31-40) X05 -0.19046 0.37274 0.04777 M(41-) X06 0.28720 -0.18091 0.04945 F(-15) X07 0.19335 -0.16071 0.17125 F(16-20) X08 0.04957 -0.13707 0.32839 F(21-30) X09 -0.06623 -0.06897 0.40164 F(31-40) X10 -0.17252 -0.16424 0.59935 F(41-) SAS システム 11 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 1 7.69 7.31 7.47 7.76 7.87 7.51 7.24 7.70 2 6.59 5.56 6.21 6.04 5.81 6.64 6.11 6.53 3 4.55 4.18 4.36 4.25 4.53 4.60 3.66 4.04 4 6.78 6.11 6.30 5.98 5.56 6.37 6.29 5.43 5 6.47 6.24 6.02 5.42 5.88 6.00 5.60 4.60 6 6.96 6.81 6.91 6.48 6.23 7.09 7.27 7.13 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 1 7.91 7.95 0.66848 1.82089 1.58151 2 6.44 6.64 0.16753 -0.19985 1.19223 3 3.68 4.43 -1.03317 -1.44074 -0.47196 4 5.32 5.28 0.63828 0.22675 -0.50040 5 5.40 5.95 0.18212 0.09192 -0.20819 6 6.86 7.36 0.74098 0.36705 1.34820 SAS システム 12 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 7 6.57 5.70 5.89 5.16 5.30 6.07 5.56 4.50 8 7.32 6.95 6.02 4.98 4.88 6.82 6.40 5.53 9 6.51 6.15 5.51 4.68 4.16 5.17 4.81 4.70 10 6.86 6.05 5.85 6.14 6.75 6.71 5.39 5.42 11 7.04 6.03 6.53 6.02 6.68 6.78 5.91 6.26 12 6.59 6.30 6.29 5.94 6.10 5.93 5.52 5.35 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 7 4.92 5.33 0.32212 -0.32353 -0.54867 8 5.61 5.33 1.29399 -0.70772 -0.34096 9 4.86 3.82 0.58563 -0.74996 -1.38927 10 6.03 6.59 0.02082 0.39858 0.55099 11 5.76 5.95 0.40333 0.58990 0.17654 12 5.45 5.85 0.19777 0.54869 -0.27747 SAS システム 13 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 13 5.93 4.76 5.09 5.51 5.79 5.49 4.97 4.69 14 7.00 6.31 6.82 6.26 5.26 6.69 6.27 5.94 15 6.63 5.47 5.54 4.88 4.70 5.89 4.64 4.43 16 6.56 6.57 5.74 4.76 4.39 6.56 6.29 5.61 17 5.80 5.44 4.75 4.69 4.65 5.23 4.83 4.66 18 6.39 6.14 6.21 5.48 5.40 6.32 6.19 6.44 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 13 5.30 5.61 -0.59891 -0.44433 0.31937 14 5.78 5.26 0.91545 0.42234 -0.53556 15 4.00 3.98 0.46237 -0.53286 -1.57500 16 5.22 4.72 1.11088 -1.07750 -0.45395 17 4.72 4.98 -0.13938 -1.22229 -0.20671 18 5.49 5.49 0.56235 -0.28372 0.15357 SAS システム 14 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 19 7.19 6.66 6.58 5.33 5.03 7.13 7.19 6.62 20 5.76 6.63 7.02 7.37 7.27 5.93 5.89 6.70 21 5.74 5.71 5.93 6.12 6.24 5.42 5.69 6.10 22 5.52 5.28 5.17 4.69 4.87 4.86 4.66 4.10 23 4.89 4.75 5.02 5.14 4.65 4.96 4.17 3.89 24 6.46 6.88 6.93 6.74 6.52 6.14 6.64 5.81 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 19 5.78 5.23 1.42714 -0.49423 -0.05168 20 6.82 6.97 -0.35623 1.77580 0.83460 21 6.25 6.45 -0.47556 0.23363 0.99794 22 4.62 4.10 -0.26665 -0.65259 -0.96309 23 4.61 4.01 -0.63574 -0.58237 -0.93949 24 6.14 6.59 0.33341 1.19569 0.15960 ≪略≫ SAS システム 25 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 85 6.96 5.61 4.34 4.28 4.15 6.46 5.70 5.31 86 5.71 5.58 5.46 5.10 5.57 5.46 5.94 5.19 87 5.30 5.88 5.35 5.24 5.68 5.17 5.91 5.06 88 7.09 6.39 5.60 6.18 5.81 7.12 6.69 5.96 89 6.93 6.73 5.60 5.63 6.13 7.13 6.66 6.42 90 7.46 6.19 5.42 4.70 3.68 7.33 6.73 5.58 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 85 4.77 4.19 0.89484 -2.11006 -0.27929 86 5.78 6.23 -0.28762 -0.71826 0.87305 87 5.56 6.10 -0.40623 -0.50420 0.66559 88 6.28 6.60 0.66657 -0.37147 0.91228 89 6.44 6.50 0.69692 -0.51150 1.12494 90 4.18 3.39 1.90587 -1.55808 -1.44320 SAS システム 26 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 91 6.38 5.28 5.07 3.96 4.25 6.28 5.21 4.65 92 7.41 6.97 5.91 4.96 4.86 7.19 6.72 5.98 93 7.77 6.47 5.71 5.26 4.91 7.72 7.03 6.42 94 7.96 7.13 6.36 6.18 5.71 7.92 7.59 6.87 95 7.62 6.48 5.75 4.69 4.65 7.82 7.17 6.31 96 8.44 7.52 6.82 6.88 6.05 8.48 8.33 7.25 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 91 4.49 4.64 0.50096 -1.77073 -0.41813 92 5.53 5.52 1.45131 -0.95522 -0.05731 93 5.52 5.46 1.57106 -1.13765 0.18885 94 6.77 6.43 1.56707 -0.24567 0.79587 95 5.53 5.58 1.64304 -1.55742 0.37033 96 6.83 6.55 1.98060 0.32279 0.62116 SAS システム 27 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 97 7.81 7.31 6.93 7.42 6.60 8.10 7.56 7.79 98 8.29 7.45 7.00 6.76 6.69 8.14 7.09 6.83 99 7.20 6.42 6.23 5.92 5.91 6.98 6.44 6.04 100 7.62 7.33 6.91 6.90 6.47 7.33 6.69 7.23 OBS X09 X10 FACTOR1 FACTOR2 FACTOR3 97 7.82 7.67 1.18227 0.72902 1.67725 98 6.83 7.13 1.41828 0.79855 0.65451 99 6.14 6.02 0.78541 0.01100 0.33576 100 6.79 6.70 1.06526 0.90338 0.58077 SAS システム 28 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR1*FACTOR2. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... 2 + A | A | A AA A A | A A FACTOR1 | A AA |A A A A A | A B AA AB B C A A A A A | A A A B | A AA A A A 0 +-----------------A-A---------B-+AA-AA--A-AA-------------------- | A B AA AA| A A A A A | A AA A|A C AA | A A AA A AA B | A A A | A A | AA A -2 + A A A| A --+---------+---------+---------+---------+---------+---------+- -3 -2 -1 0 1 2 3 FACTOR2 SAS システム 29 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR2*FACTOR3. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... FACTOR2 | | 4 + | | | | A A | 2 + A | A A | A AA A | AAA A A A | A A A A A AAA |ABB BAB A B AA 0 +--------------------------A------B--D--AA+ACB-AAABAB-A--------- | A A AAA A C| BA BA C A A | A A CA A | A B AB A -2 + A A AA | --+---------+---------+---------+---------+---------+---------+- -4 -3 -2 -1 0 1 2 FACTOR3 SAS システム 30 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR3*FACTOR1. 凡例: A = 1 OBS, B = 2 OBS, ... FACTOR3 | | 2.5 + | | A B |A BA A | A BABA A C ABBAA AAA AB A A A A 0.0 +-------------A-----BA-A-AAA---A--A-A-+-BAAC-AABAA-A--AC-AA----- | A AA A A A B B| B A ABBB A AA | A A |A AA A -2.5 + A A | A | A | | | -5.0 + | --+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+- -3 -2 -1 0 1 2 FACTOR1

解釈方法 : 因子の特徴付け : 因子負荷量の大小から。
- (回転行列, Orthogonal Transformation Matrix)
- 因子毎の分散(Variance explained by each factor) : 因子毎の説明量。
- 共通性(Final Communality Estimates, Σaj^2) : 変数毎の説明割合。
- 因子負荷量(Standardized Scoring Coefficients) : aj
  - 第1因子 : 若年層の嗜好 (+ 若年、- 年輩)
  - 第2因子 : 成人男性の嗜好 (+ 成年男子)
  - 第3因子 : 成人女性の嗜好 (+ 成年女子)
- 各個体の散布図 : 各因子間の関係が面白い。各個体の具体的な位置を把握。
- 回転前と回転後でどのように解釈が変化したか?
代表的な回転法 :
- バリマックス法(rotate=varimax) : 直交回転 : 因子軸間は直交(独立性)
- プロマックス法(rotate=promax) : 斜交回転 : 因子軸間に相関性

[例題2] 趣味の特性を探ってみよう : 193 ページ
30種類の趣味の性、年齢毎の特性調査の結果 : データ : syumi.dat

プログラム : les1304.sas

/* Lesson 13-4 */ /* File Name = les1304.sas 07/14/05 */ data hobby; infile 'syumi.dat'; input code $ X1-X6; label X1='M(-29)' X2='M(30-49)' X3='M(50-)' X4='F(-29)' X5='F(30-49)' X6='F(50-)'; proc print data=hobby(obs=10); run; proc factor data=hobby nfactor=2 out=fscore; var X1-X6; run; proc plot data=fscore; : 回転前 plot factor1*factor2=code/vref=0.0 href=0.0; : コード化した記号 run; : proc factor data=hobby nfactor=2 rotate=varimax out=fscore2; var X1-X6; run; proc plot data=fscore2; : 回転後 plot factor1*factor2=code/vref=0.0 href=0.0; : コード化した記号 run; :

出力結果 : les1304.lst
SAS システム 1 20:31 Wednesday, July 13, 2005 OBS CODE X1 X2 X3 X4 X5 X6 1 A 4.00 4.25 3.83 4.50 4.67 4.00 2 B 4.17 3.89 4.00 4.50 4.17 3.75 3 C 3.83 3.44 2.83 3.57 3.17 1.50 4 D 2.83 4.22 3.83 3.71 3.00 2.25 5 E 4.17 4.11 3.83 3.57 4.00 3.75 6 F 2.33 3.56 3.33 2.93 2.83 2.75 7 G 1.83 2.44 2.33 3.71 3.83 3.75 8 H 2.50 1.89 2.00 4.21 3.17 3.75 9 I 2.00 1.44 2.00 4.07 3.33 3.50 10 J 4.00 3.33 3.33 3.00 3.17 2.25 SAS システム 2 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Prior Communality Estimates: ONE Eigenvalues of the Correlation Matrix: Total = 6 Average = 1 1 2 3 Eigenvalue 2.7435 1.7477 0.7451 Difference 0.9958 1.0027 0.3571 Proportion 0.4573 0.2913 0.1242 Cumulative 0.4573 0.7485 0.8727 4 5 6 Eigenvalue 0.3879 0.2263 0.1495 Difference 0.1616 0.0768 Proportion 0.0647 0.0377 0.0249 Cumulative 0.9374 0.9751 1.0000 SAS システム 3 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components 2 factors will be retained by the NFACTOR criterion. Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 X1 0.52708 0.63297 M(-29) X2 0.59628 0.64623 M(30-49) X3 0.64192 0.47370 M(50-) X4 0.82757 -0.35514 F(-29) X5 0.79607 -0.43033 F(30-49) X6 0.61604 -0.62750 F(50-) SAS システム 4 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 2.743514 1.747721 Final Communality Estimates: Total = 4.491236 X1 X2 X3 X4 X5 X6 0.678467 0.773166 0.636447 0.810993 0.818906 0.773257 SAS システム 5 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Scoring Coefficients Estimated by Regression Squared Multiple Correlations of the Variables with each Factor FACTOR1 FACTOR2 1.000000 1.000000 SAS システム 6 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Standardized Scoring Coefficients FACTOR1 FACTOR2 X1 0.19212 0.36217 M(-29) X2 0.21734 0.36976 M(30-49) X3 0.23398 0.27104 M(50-) X4 0.30164 -0.20320 F(-29) X5 0.29016 -0.24622 F(30-49) X6 0.22454 -0.35904 F(50-) SAS システム 7 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR1*FACTOR2. 使用するプロット文字: CODE の値． (NOTE: 1 オブザベーションを表示していません．) 2 + A B | | Z E FACTOR1 | R | | | | 3 Q M | DL O 0 +--------------HG------------S-----2--+--F-------C-------------- | I K P | V N | | U W | 1|Y | T X -2 + 4 | --+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+- -3 -2 -1 0 1 2 FACTOR2 SAS システム 8 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Prior Communality Estimates: ONE Eigenvalues of the Correlation Matrix: Total = 6 Average = 1 1 2 3 Eigenvalue 2.7435 1.7477 0.7451 Difference 0.9958 1.0027 0.3571 Proportion 0.4573 0.2913 0.1242 Cumulative 0.4573 0.7485 0.8727 4 5 6 Eigenvalue 0.3879 0.2263 0.1495 Difference 0.1616 0.0768 Proportion 0.0647 0.0377 0.0249 Cumulative 0.9374 0.9751 1.0000 SAS システム 9 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components 2 factors will be retained by the NFACTOR criterion. Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 X1 0.52708 0.63297 M(-29) X2 0.59628 0.64623 M(30-49) X3 0.64192 0.47370 M(50-) X4 0.82757 -0.35514 F(-29) X5 0.79607 -0.43033 F(30-49) X6 0.61604 -0.62750 F(50-) SAS システム 10 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Initial Factor Method: Principal Components Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 2.743514 1.747721 Final Communality Estimates: Total = 4.491236 X1 X2 X3 X4 X5 X6 0.678467 0.773166 0.636447 0.810993 0.818906 0.773257 SAS システム 11 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Orthogonal Transformation Matrix 1 2 1 0.77751 0.62886 2 -0.62886 0.77751 SAS システム 12 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Rotated Factor Pattern FACTOR1 FACTOR2 X1 0.01176 0.82361 M(-29) X2 0.05723 0.87743 M(30-49) X3 0.20121 0.77199 M(50-) X4 0.86678 0.24430 F(-29) X5 0.88957 0.16603 F(30-49) X6 0.87359 -0.10049 F(50-) Variance explained by each factor FACTOR1 FACTOR2 2.349707 2.141529 SAS システム 13 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Final Communality Estimates: Total = 4.491236 X1 X2 X3 X4 X5 X6 0.678467 0.773166 0.636447 0.810993 0.818906 0.773257 Scoring Coefficients Estimated by Regression Squared Multiple Correlations of the Variables with each Factor FACTOR1 FACTOR2 1.000000 1.000000 SAS システム 14 20:31 Wednesday, July 13, 2005 Rotation Method: Varimax Standardized Scoring Coefficients FACTOR1 FACTOR2 X1 -0.07838 0.40241 M(-29) X2 -0.06354 0.42417 M(30-49) X3 0.01147 0.35788 M(50-) X4 0.36232 0.03170 F(-29) X5 0.38045 -0.00897 F(30-49) X6 0.40037 -0.13795 F(50-) SAS システム 15 20:31 Wednesday, July 13, 2005 プロット : FACTOR1*FACTOR2. 使用するプロット文字: CODE の値． 2 + | | | A FACTOR1 | I H G 3 | R ZB | Q | E | K S |M 0 +---------------------P-2--+------------D------------- | |F CJ L O | Y | V N | 4 1 T | U | X | W -2 + | ---+-----------+-----------+-----------+-----------+-- -2 -1 0 1 2 FACTOR2

解釈方法 : 因子の特徴付け : 因子負荷量の大小から。
- 因子毎の分散(Variance explained by each factor) : 因子毎の説明量。
- 共通性(Final Communality Estimates, Σaj^2) : 変数毎の説明割合。
- 因子負荷量(Standardized Scoring Coefficients) : aj
- 因子数は2で良さそう
- 回転前 : 因子の特徴付け
  - 第1因子 : 全体的な傾向
  - 第2因子 : 性別因子 (+ 男性、- 女性)
  - 各個体の散布図 : 各趣味がどの性別に好まれるか
- 回転後 : 因子の特徴付け
  - 第1因子 : 女性因子 (+ 女性)
  - 第2因子 : 男性因子 (+ 男性)
  - 各個体の散布図 : 性別毎の特徴付け、両性に好まれる趣味
- 記号を付けたことにより、より判り易く(& 解り易く)なっている
- 年齢の効果はあまり見られない
- 回転前と回転後でどのように解釈が変化したか?

因子数の決定基準
- 明確に決まっているわけではない : 主成分分析と同様
- 結果の解釈の都合上、多少増減させることもある
  - 累積寄与率がある程度(例えば80%以上)以上大きくなること
  - 固有値のギャップがある程度以上大きいこと
  - 固有値が 1以上
  - ...
主成分分析(PCA)と因子分析(FA)
- 考え方
  - 主成分分析 : 分散最大
  - 因子分析 : モデルの導入、回転性、一意性に疑問(特に斜交回転)
- 対象データ
  - サンプルサイズのある程度大きいデータが対象となる
  - 変量数もある程度大きいデータが対象となる
  - 当然ながらサンプルサイズの方が変量数よりも大きいこと : 多変量解析全般
- 対象データを熟知している方が解釈しやすい(熟知の必要性)
- 因子の特徴付けはデータのバックグラウンドに深く関係
- 経験を積むとより納得する説明ができる
- 潜在的な構造が仮定できるか? モデルが適用可能な問題か吟味する必要性。
- 単位系を変えて解析してみる。: 主成分分析
- 軸数、因子数を変えて解釈を行ってみる。行きつ戻りつして試行錯誤してみる。
  [裏技] ラインマーカーで絶対値の大きい変量にマークを付ける
  いろいろなデータで経験を積んでみる。
  どっちを使う? : やってみる。解釈してみる。今までの事例と比較してみる。
  ...
  
  データによっては解釈が困難なことも有り得る。また、自分の思い付かない結果を含んでいることもある。
同じデータを両手法に適用して、その共通性と違いを体験してみよう
上記で示したデータも含めていくつかデータを置いておく。興味があればダウンロードして両手法に適用してはどうだろうか。
1. seiseki.dat
  
  中学2年生の成績データ。23名x5科目。国語、社会、数学、理科、英語。
  配布資料に掲載され、例題に使われていたデータ。
2. food.dat
  
  100 種類の食品の嗜好度データ。100食品x10グループ。
3. syumi.dat
  
  趣味に関するアンケート調査データ。30種類x6グループ。
次回は、... : 11月18日
- Reasoning Test, 思考テスト
- 学習診断、スコアリングレポート
- ...

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