多元统计分析及R语言建模考试卷

多元统计分析及R语言建模考试试卷

教课程名称：多元统计分析_______________课程类别

必修W］选修［］

师授课教师：________王斌会_______________

考试方式

开卷［］闭卷［4］

填考试时间:_年_____月______日

试卷类别（A、B）

写［A］共8页

学院（校）专业班［级）

考

学号

生

填

写

题号-1二三四五六七八九十总分

得分

得分评阅人

一、简答题〔共5小题，每题6分，共30分〕

1.常用的多元统计分析方法有哪些？

〔1〕多元正态分布检验［2〕多元方差-协方差分析〔3〕聚类分析〔4〕判别分析〔5〕主成

分分析〔6〕因子分析〔7〕对应分析〔8〕典型相关性分析〔9〕定性数据建模分析［10）

路径分析〔又称多重回归、联立方程〕〔11〕构造方程模型〔12〕联合分析〔13〕多变

量图表示法〔14〕多维标度法

2,简单相关分析、复相关分析和典型相关分析有何不同？并举例说明之。

简单相关分析：简单相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依

存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计

方法。例如，以X、Y分别记小学生的数学与语文成绩，感兴趣的是二者的关系如何，而

不在于由X去预测Yo

复相关分析；研究一个变量xO与另一组变量(xl,x2,…，xn)之间的相关程度。例如,

职业声望同时受到一系列因素〔收入、文化、权力……〕的影响，那么这一系列因素的总

和与职业声望之间的关系，就是复相关。复相关系数R0.12…n的测定，可先求出xO对一

组变量xl,x2,…，xn的回归直线，再计算xO与用回归直线估计值悯之间的简单直线回

归。复相关系数为R0.12…n的取值围为0WR0.12…复相关系数值愈大，变量间的关

系愈密切。

典型相关分析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。它的根本原理是：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VI〔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。

3.试说明主成分分析和因子分析不同点和一样之处。

主成分分析和因子分析的一样之处1.都可以降维、分析多个变量的根本构造2.因子分

析是主成分分析的进一步推广.主成分分析可被视为一种固定效应的因子分析，是因子分

析的特列3.都是利用变量之间的相关性将它们进展分类4.主成分分析中，各个主成分之间

互不相关；因子分析中，公因子之间不相关、特殊因子之间不相关、公因子与特殊因子之

间不相关主成分分析和因子分析的区别1、因子分析中是把变量表示成各因子的线性组合,

而主成分分析中那么是把主成分表示成个变量的线性组合。

2、主成分分析的重点在于解释个变量的总方差，而因子分析那么把重点放在解释各变量之

间的协方差。

3、主成分分析中不需要有假设(assumptions),因子分析那么需要一些假设。因子分析的假设

包括：各个共同因子之间不相关，特殊因子IspecificfactorJ之间也不相关，共同因子和特

氏因子之间也不相关。

4、主成分分析中，当给定的协方差矩阵或者相关矩阵的特征值是唯一的时候，的主成分一

般是独特的；而因子分析中因子不是独特的，可以旋转得到不同的因子。1、因子分析中

是把变量表示成各因子的线性组合，而主成分分析中那么是把主成分表示成个变量的线性

组合。

4.判另4分析以及Fisher判别和Bayes判别的根本思想是什么？

判别分析：根据判别中的组数，可以分为两组判别分析和多组判别分析；

根据判别函数的形式，可以分为线性判别和非线性判别；

根据判别式处理变量的方法不同，可以分为逐步判别、序贯判别等；

根据判别标准不同，可以分为距离判别、Fisher判别、Bayes判别法等

Fisher判别法；通过将多维数据投影到某一方向上，使得投影之后类与类之间尽可能分开

，然后再寻找适宜的判别准则。

Bayes判别法：假设对象的先验概率和“先验条件概率”，而后得到后脸概率，由后脸概

率作出判别。

5.指出综合评价中指标的标准化方法及其优缺点和有哪些综合评价方法。

标准化方法

⑴主成分分析法。主成分分析是多元统计分析的一个分支。是将其分量相关的原随机向量，

借助于一个正交变换，转化成其分量不相关的新随机向量，并以方差作为信息量的测度，

时新随机向量进展降维处理。再通过构造适当的价值函数，进一步做系统转化。

⑵数据包络分析法。它是创立人以其名字命名的DEA模型——CR模型。DEA法不仅可对

同一类型各决策单元的相对有效性做出评价与排序，而且还可进一步分析各决策单元非DE

有效的原因及其改进方向，从而为决策者提供重要的管理决策信息。

⑶模糊评价法。模糊评价法奠基于模糊数学。它不仅可对评价对象按综合分值的大小进展

评价和排序，而且还可根据模糊评价集上的值按最大隶属度原那么去评定对象的等级。

综合评价方法1、计分法

2、综合指数法

3、Topsis法4、秩和比(RSR)法

5、层次分析(AHP)法

6、模糊评价方法

7、多元统计分析方法

8、灰色系统评价方法

得分评阅人

二、证明题〔共1小题，共20分〕

设产为局+色通+…+第片dX,其中)=(药，々，•zj,x=(x］，如…，x),求主成

分就是寻找x的线性函数使相应的方差到达最大，即V^x)=到达最大，且/a

=1,此处2为x的协方差阵。设T的特征根为斯2刖试证明下面性质：

〔1〕y=U'x,UV=I,这里。为x的协方差阵的特征向量〔单位化的〕组成的正交阵。

〔2〕y的各分量之间是互不相关的。

13J尸的p个分量是按方差大小、由大到小排列的。

〔4〕y的协方差阵为对角阵。

〔5〕=-4>这里E=(瑞声p

i=ii=i

〔6〕ij=L2,...,p

证明⑴⑵⑶:

设〉的特征向量为□=(%,%,…，峭，那么U，U=i,即U为一正交阵，且

P

片U\U-Udiag(A，为£4utu/

i=\

ppp

因此/2a=Z4aa=Z4(a'u)(aU尸Z4(a'〃/

;sli=1j=1

V

于是(a七产4Mb77为=4Va=4

i=\

应取4=%时>U]Tu,="/4%=4

故为二/x就是第一主成分，其方差最大，

I，勿/。。)—Vnr{u/x)—A]

同理，V3i(y)=Vn^u/x)

另夕卜，二C?V(U/X,“/刈二可之“尸”"jU尸乙4二0,/

因此，有上述可得变量x的主成分是以N的特征向量为系数的线性组合，且主成分y之间互

不相关，y的0个分量是按方差大小、由大到小排列的。性质〔1〕〔2〕〔3〕得证。

性质⑷可有⑴⑵⑶得到。

证明性质⑸:

由匕上(％,〃2,，那么有

空UAU'

于是2%二M刀二5=T4NUU=HA)=24

/=1r=1

证明性质〔6〕：〔6〕a(iji,Xj)=\/Ajuij/y/ajji,j=1.2,...,p

由前面的证明得知Jvar(y)=显小ar(x)=

令C/X(),,(),1,(),,0/为单位向量，那么

x『小,历u/x

所以，Co\^rx)=Co\{u/x,e/x)=e/D{x)ui=e/X勺'〃尸4%

Cov(yiiXj)

°y，'，jJvar(yjJvaM)匹

性质〔6〕得证

得分评阅人

-----------------------三、运算题〔共3小题，共20分〕

下面左表为五个观察值，两个变量的数据，右表为用欧氏距离计算的距离矩阵,

x1x2

157

271

332

465

566

1.〔10分〕写出用R语言分析的命令

(1)请将数据xl和x2写入R向量中:

xl=c(5,7,3,6,6);xl

x2=c(7,l,2,5,6);x2

(2)写出绘制上面散点图的R命令：

xl=c(5,7,3,6,6);xl

x2=c(7,l,2,5,6);x2

plot(xl,x2)

(3)写出绘制系统聚类图的R命令:

X=dara.framc(xl,x2);X

D=dist(X,diag=TRUE,upper=TRUE);D

he二hclust(D,'plctc*);hc

plot(hc)

2.〔5分〕

⑴写出计算下面绝对距离阵的R命令:

X1=373,6,6)

x2=c(7,1,2,5,6)

X=data.frame(xl,x2);X

D=dist(X,diag=TRl；E,upper=TRLE,p=l);D

12345

108732

280556

375067

435601

526710

〔2〕试在图中标出这些距离

3.〔5分〕试用最长距离法充•其进展聚类分析，画出聚类图，并按二类、三类

进展分类

第一步：计算距离阵

X=data.frame(xl,x2);X

D=dist(X,diag=TRUE,upper=TRUE);D

第二步：进展系统聚类〔最长距离法〕

hc=hclust(D/plete*);hc

第三步：画出聚类图

(1)按二类进展分类

plot(hc);rcct.hclust(hc,2)

：2〕按三类进展分类

plot(hc);rcct.hclust(hc,3)

得分评阅人

-----------------------四、案例分析题〔共2小题，共30分〕

我们知道，财政收入与国民生产总值和税收等经济指标有密切的依存关系。今收集了

我国改革开放以来财政收入（y:百亿元），国民生产总值（xl:百亿元），税收（x2:百2元），进

出口贸易总额（x3:百亿元），经济活动人口（x4:百万人）的局部数据，见下表所示，分析财政收

人和国民生产总值、税收、进出口贸易总额、经济活动人口之间的关系。

表1财政收入多因素分析数据

Vxlx2x3x4

199131,4948216.62529.901772.258660.91

199234.8337266.51932.969191.196667.82

199343.4895345.60542.553112.710674.68

199452.1810466.70051.2688203.819681.35

199562.4220574.94960.3804234.999688.55

199674.0799668.50569.0982241.338697.65

199786,5114731.42782.3404269.672708.00

199898.7595769.67292.628268.577720.87

1999114.4408805.794106.8258298.963727.91

2000133.9523882.281125.8151392.742739.92

2(X)1163.8604943.464153.0138421.933744.32

2002189.03641203.327176.3645513.782753.60

2003217.15251358.228200.1731704.835760.75

2004263.96471598.783241.6568955.391768.23

2005316.49291832.174287.78541169.218778.77

2(X)6387.60202119.235348.04351409.714782.44

2007513.21782495.299456.21971667.402786.45

2008613.30353006.700542.19621778.8983790.48

1.根本统计分析和R语言命令〔15分〕

(1)如果将该数据存入到一个文本文件reg.txt中，写出将该文本数据读入

数据框dat中的R命令：dat=read.tableC'req.txt"”hcader=T)(1分)

⑵如果将该数据拷贝到剪切板中，写出将该数据读入数据框dat中的

R命令：dat=read.table('clipbQard”,headDr=T)(1分)

(3)写出提取2000年数据的R命令：dat[10J(l分)

写出提取税收(x2)数据的R命令：datL5](1分)

写出提取2001年至2008年经济活动人口(x4)数据的R命令：

dat|ll：18,5](1分)

0)写出计笄财政收入统计量的R命令：Gummary(y)(2分)

Min.1stQu.MedianMean3rdQu.Max.

31.4965.34124.20188.70252.30613.30

(5)写出计算下面相关阵R命令：cor(dat)(2分)

yxlx2x3x4

y1.00000.99240.99990.98740.8736

x10.99241.00000.99380.98830.9126

x20.99990.99381.00000.98810.8811

x30.98740.98830.98811.00000.8807

x40.87360.91260.88110.88071.0000

(6)写出计算下面回归系数的R命令：fm=lm(y〜xl+x2+x3+x4,data=dat);fm(2分)

Coefficients:

(Intercept)xlx2x3x4

84.620300.002071.16908-0.00305-0.13391

(7)写出计算下面检验的R命令：summan/fm)(2分)

Coefficients:

I'.sriman*Srd.I'.rrorrvaluePr(>|r|)

(Intercept)84.6203012.744426.641.6e-O5***

xl0.002070.004910.420.68

x21.169080.0211355.32<2e-16***

x3-0.003050.00367-0.830.42

x4-0.133910.01969-6.801.3e-05***

Signif.codes:01***，0.001'**'0.010.05

Residualstandarderror:1.18on13degreesoffreedom

MultipleR-squarcd:0.999,AdjustedR-squarcd:0.998

F-statistic:8.87e+04on4and13DF,p-value:<2e-16

(8)写出计算下面检验的R命令：

fml=lm(y~x2+x4,data二dat);fm1

summary(fml)(2分)

Coefficients:

EstimateStd.ErrortvaluePr(>11|)

(Intercept)82.103619.044429.0781.76e-07***

x21.167680.00385303,331<2c-16***

x4-0.129450.01318-9.8186.36e-08***

Signif.codes:0'***'0.001'**'0.010.0501''1

Residualstandarderror:1.126on15degr