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主成分分析方法的原理

时间:2022-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法,从数学角度来看,这是一种降维处理技术。显然,其最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合,适当调整组合系数,使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。xP,的所有线性组合中方差最大者。,zm分别称为原变量指标x1,x2,…,xP的第一,第二,…从以上的分析可以看出,主成分分析的实质就是确定原来变量xj(j=1,2,…

2.主成分分析方法的原理

主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法,从数学角度来看,这是一种降维处理技术。假定有n个样本,每个样本共有p个变量描述,这样就构成了一个n×p阶的矩阵:

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如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢?要解决这一问题,自然要在p维空间中加以考察,这是比较麻烦的。为了克服这一困难,就需要进行降维处理,即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标,而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息,同时它们之间又是彼此独立的。那么,这些综合指标(即新变量)应如何选取呢?显然,其最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合,适当调整组合系数,使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。

定义:记x1,x2,…,xP为原变量指标,z1,z2,…,zm(m≤p)为新变量指标

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系数lij的确定原则:

①zi与zj(i≠j;i,j=1,2,…,m)相互无关;

②z1是x1,x2,…,xP的一切线性组合中方差最大者,z2是与z1不相关的x1,x2,…,xP的所有线性组合中方差最大者,zm是与z1,z2,…,zm-1都不相关的x1,x2,…xP,的所有线性组合中方差最大者。则新变量指标z1,z2,…,zm分别称为原变量指标x1,x2,…,xP的第一,第二,…,第m主成分。

从以上的分析可以看出,主成分分析的实质就是确定原来变量xj(j=1,2,…,p)在诸主成分zi(i=1,2,…,m)上的荷载lij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,p)。从数学上容易知道,从数学上可以证明,它们分别是的相关矩阵的m个较大的特征值所对应的特征向量

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