Главные факторы в сравнении с главными компонентами

Анализ главных факторов.

Прежде, чем продолжить рассмотрение различных аспектов вывода анализа главных компонент, введем анализ главных факторов. Вернемся к примеру «вопросника об удовлетворенности жизнью», чтобы сформулировать другую "мысленную модель". Например, ответы субъектов зависят от двух компонент. Сначала выбираем некоторые подходящие общие факторы, такие как, например, "удовлетворение своим хобби", рассмотренные ранее. Каждый пункт измеряет некоторую часть этого общего аспекта удовлетворения. Кроме того, каждый пункт включает уникальный аспект удовлетворения, не характерный для любого другого пункта.

Общности. Если эта модель правильна, то нельзя ожидать, что факторы будут содержать всю дисперсию в переменных; они будут содержать только ту часть, которая принадлежит общим факторам и распределена по нескольким переменным. На языке факторного анализа доля дисперсии отдельной переменной, принадлежащая общим факторам (и разделяемая с другими переменными) называется общностью. Поэтому дополнительной работой, стоящей перед исследователем при применении этой модели, является оценка общностей для каждой переменной, т.е. доли дисперсии, которая является общей для всех пунктов. Доля дисперсии, за которую отвечает каждый пункт, равна тогда суммарной дисперсии, соответствующей всем переменным, минус общность. С общей точки зрения в качестве оценки общности следует использовать множественный коэффициент корреляции выбранной переменной со всеми другими. Некоторые авторы предлагают различные итеративные "улучшения после решения" начальной оценки общности, полученной с использованием множественной регрессии; например, так называемый метод MINRES (метод минимальных факторных остатков; Харман и Джоунс (Harman, Jones, 1966)), который производит испытание различных модификаций факторных нагрузок с целью минимизации остаточных (необъясненных) сумм квадратов.

Основное различие двух моделей факторного анализа состоит в том, что в анализе главных компонент предполагается, что должна быть использована вся изменчивость переменных, тогда как в анализе главных факторов вы используете только изменчивость переменной, общую и для других переменных. В большинстве случаев эти два метода приводят к весьма близким результатам. Однако анализ главных компонент часто более предпочтителен как метод сокращения данных, в то время как анализ главных факторов лучше применять с целью определения структуры данных.

§ 8.3. Факторный анализ как метод классификации

Возвратимся к интерпретации результатов факторного анализа. Термин факторный анализ теперь будет включать как анализ главных компонент, так и анализ главных факторов. Предполагается, что вы находитесь в той точке анализа, когда в целом знаете, сколько факторов следует выделить. Вы можете захотеть узнать значимость факторов, то есть, можно ли интерпретировать их разумным образом и как это сделать. Чтобы проиллюстрировать, каким образом это может быть сделано, производятся действия "в обратном порядке", то есть, начинают с некоторой осмысленной структуры, а затем смотрят, как она отражается на результатах. Так, для рассматриваемого примера[14] приведена корреляционная матрица для переменных, относящихся к «удовлетворенности на работе и дома».

ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ	Корреляции
Переменная	РАБОТА_1	РАБОТА_2	РАБОТА_3	ДОМ_1	ДОМ_2	ДОМ_3
РАБОТА_1 РАБОТА_2 РАБОТА_3 ДОМ_1 ДОМ_2 ДОМ_3	1.00.65.65.14.15.14	.65 1.00.73.14.18.24	.65.73 1.00.16.24.25	.14.14.16 1.00.66.59	.15.18.24.66 1.00.73	.14.24.25.59.73 1.00

Переменные, относящиеся к удовлетворенности на работе, более коррелированы между собой, а переменные, относящиеся к удовлетворенности домом, также более коррелированы между собой. Корреляции между этими двумя типами переменных (переменные, связанные с удовлетворенностью на работе, и переменные, связанные с удовлетворенностью домом) сравнительно малы. Поэтому кажется правдоподобным, что имеются два относительно независимых фактора (два типа факторов), отраженных в корреляционной матрице: один относится к удовлетворенности на работе, а другой к удовлетворенности домашней жизнью.

Факторные нагрузки. Теперь проведем анализ главных компонент и рассмотрим решение с двумя факторами. Для этого рассмотрим корреляции между переменными и двумя факторами (или "новыми" переменными), как они были выделены по умолчанию; эти корреляции называются факторными нагрузками.

ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ	Факторные нагрузки (Нет вращения) Главные компоненты
Переменная	Фактор 1	Фактор 2
РАБОТА_1 РАБОТА_2 РАБОТА_3 ДОМ_1 ДОМ_2 ДОМ_3	.654384.715256.741688.634120.706267.707446	.564143.541444.508212 -.563123 -.572658 -.525602
Общая дисперсия Доля общей дисп.	2.891313.481885	1.791000.298500

По-видимому, первый фактор более коррелирует с переменными, чем второй. Это следовало ожидать, потому что, как было сказано выше, факторы выделяются последовательно и содержат все меньше и меньше общей дисперсии.

Вращение факторной структуры. Вы можете изобразить факторные нагрузки в виде диаграммы рассеяния. На этой диаграмме каждая переменная представлена точкой. Можно повернуть оси в любом направлении без изменения относительного положения точек; однако действительные координаты точек, то есть факторные нагрузки, будут меняться. Для данного примера если повернуть оси относительно начала координат на 45 градусов, то можно достичь ясного представления о нагрузках, определяющих переменные: удовлетворенность на работе и дома.

Методы вращения. Существуют различные методы вращения факторов. Целью этих методов является получение понятной (интерпретируемой) матрицы нагрузок, то есть факторов, которые ясно отмечены высокими нагрузками для некоторых переменных и низкими - для других. Эту общую модель иногда называют простой структурой (более формальное определение можно найти в стандартных учебниках). Типичными методами вращения являются стратегии варимакс, квартимакс, и эквимакс.

Идея вращения по методу варимакс была описана выше, и этот метод можно применить успешно и к рассматриваемой задаче. нужно найти вращение, максимизирующее дисперсию по новым осям; другими словами, вы хотите получить матрицу нагрузок на каждый фактор таким образом, чтобы они отличались максимально возможным образом и имелась возможность их простой интерпретации. Ниже приведена таблица нагрузок на повернутые факторы.

ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ	Факторные нагрузки (Варимакс нормализ.) Выделение: Главные компоненты
Переменная	Фактор 1	Фактор 2
РАБОТА_1 РАБОТА_2 РАБОТА_3 ДОМ_1 ДОМ_2 ДОМ_3	.862443.890267.886055.062145.107230.140876	.051643.110351.152603.845786.902913.869995
Общая дисперсия Доля общей дисп.	2.356684.392781	2.325629.387605

Интерпретация факторной структуры. Теперь картина становится более ясной. Как и ожидалось, первый фактор отмечен высокими нагрузками на переменные, связанные с удовлетворенностью на работе, а второй фактор - с удовлетворенностью домом. Из этого вы должны заключить, что удовлетворенность, измеренная вашим вопросником, составлена из двух частей: удовлетворенность домом и работой, следовательно, вы произвели классификацию переменных.

Косоугольные факторы. Некоторые авторы (например, Харман (Harman, 1976), Дженнрих и Сэмпсон (Jennrich, Sampson, 1966); Кларксон и Дженнрих (Clarkson, Jennrich, 1988)) обсуждали концепцию косоугольных (не ортогональных) факторов, для того чтобы достичь более простой интерпретации решений. В частности, были развиты вычислительные стратегии, как для вращения факторов, так и для лучшего представления "кластеров" переменных без отказа от ортогональности (т.е. независимости) факторов. Однако косоугольные факторы, получаемые с помощью этих процедур, трудно интерпретировать. Возвратимся к примеру, обсуждавшемуся выше, и предположим, что вы включили в вопросник четыре пункта, измеряющих другие типы удовлетворенности (Хобби). Предположим, что ответы людей на эти пункты были одинаково связаны как с удовлетворенностью домом (Фактор 1), так и работой (Фактор 2). Косоугольное вращение должно дать, очевидно, два коррелирующих фактора с меньшей, чем ранее, выразительностью, то есть с большими перекрестными нагрузками.

В психологических многомерных тестах используются как ортогональные (например, шкалы эксраверсия-нейротизм), так и косоугольные (шкалы-синдромы теста MMPI) вращения.

Иерархический факторный анализ. Вместо вычисления нагрузок косоугольных факторов, для которых часто трудно дать хорошую интерпретацию, можно использовать иерархическую стратегию. В соответствии с этой стратегией, вначале определяются кластеры и происходит вращение осей в пределах кластеров, а затем вычисляются корреляции между найденными (косоугольными) факторами. Полученная корреляционная матрица для косоугольных факторов затем подвергается дальнейшему анализу для того, чтобы выделить множество ортогональных факторов, разделяющих изменчивость в переменных на ту, что относятся к распределенной или общей дисперсии (вторичные факторы), и на частные дисперсии, относящиеся к кластерам или схожим переменным (пунктам вопросника) в анализе (первичные факторы). Применительно к рассматриваемому примеру такой иерархический анализ может дать следующие факторные нагрузки:

ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ	Вторичные и первичные факторные нагрузки
Фактор	Вторич. 1	Первич. 1	Первич. 2
РАБОТА_1 РАБОТА_2 РАБОТА_3 ДОМ_1 ДОМ_2 ДОМ_3 ХОББИ_1 ХОББИ_2 ХОББИ_3 ХОББИ_4	.483178.570953.565624.535812.615403.586405.780488.734854.776013.714183	.649499.687056.656790.117278.079910.065512.466823.464779.439010.455157	.187074.140627.115461.630076.668880.626730.280141.238512.303672.228351

Внимательное изучение полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие заключения:

1. Имеется общий (вторичный) фактор удовлетворенности, которому, по-видимому, подвержены все типы удовлетворенности, измеренные для 10 пунктов;

2. Имеются две первичные уникальных области удовлетворения, которые могут быть описаны как удовлетворенностью работой, так и удовлетворенностью домашней жизнью.

Примеры случаев, каким образом могут быть получены значимые и интерпретируемые вторичные факторы в иерархическом анализе, опубликованы Верри (Wherry, 1984). Можно априори выбрать набор факторных нагрузок для некоторого числа ортогональных или косоугольных факторов, а затем проверить, может ли быть наблюдаемая корреляционная матрица воспроизведена при этом выборе.

Дата добавления: 2014-12-26