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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/08/04 02:45:50」(JST)

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因子分析（いんしぶんせき、英語: Factor analysis）は、多変量解析の手法の1つで、心理学におけるパーソナリティの特性論的研究など、心理尺度の研究手法として使用される。モデル式の形状などから主成分分析と混同されることもあるが、主成分分析は観測データから合成スコアを構築することが目的であるのに対し、因子分析は観測データが合成量であると仮定し、個々の構成要素を得ようとすることが目的であり、両者は因果関係を異にする。

適用の例として「器用さ」の個人差の検討が考えられる。A, B, Cの3人はそれぞれ「ジグゾーパズル」「彫刻」「時計の分解」をある速度で器用にこなすことができるとしたときにA, B, Cの器用さをどのように評価すればよいかを考える場合、3人が3つのテストにかかった時間に対して因子分析を適用することで、3つの課題に共通する潜在的な「器用さ」の導出を試みることができる。

因子分析では、因子数を事前に与える必要があるなど、数学的見地から理論的に疑義をはさむ意見もある一方、主成分分析が測定誤差を考慮要素に含めずに合成変量としている点を批判するなど、両者に関してともすれば宗教論争的な議論が絶えない。

いずれにせよ、データ解析における基本的心構えとして、算出された数値はあくまで計算によるものであり、それらの妥当性は研究者の判断に委ねられることは当然である、と理解しておく必要がある。

統計モデル

定義

今、個の確率変数の組、が得られたとする。また、各変数の母平均はそれぞれであるとする。

これらの変数を、p個の共通因子で

と説明する線形モデルが因子分析法である。

ここで、は因子負荷量と呼ばれ，通常の多変量回帰分析における偏回帰係数に相当する。また、は変数の独自因子と呼ばれ、通常の線形回帰モデルにおける観測誤差とは別の仮定がおかれる^{[注釈 1]}。

先のモデルをベクトルと行列を用いて表すと^{[注釈 2]}、

となる。以降、各種の仮定やモデルの性質はこちらを基本として説明する。

共通因子と独自因子には

とは統計的に独立
（は対角行列; 異なる変数に対する独自因子は無相関）

であるという仮定がおかれる。

この仮定を用いて，観測された変数の分散共分散行列を考えると

となり、観測変数の分散共分散行列がパラメータ行列で構造化されていることがわかる。

ここでは分散共分散行列が構造化されると述べたが、通常のパラメータ推定手順においては観測変数を前もって標準化しておくことで、分散共分散行列ではなく相関係数行列に上記の構造化を考える。

性質

回転の不定性

因子分析モデルには回転の不定性と呼ばれる性質がある。これは、

$\begin{align} \mathbf{x} - \boldsymbol{\mu} &= \boldsymbol{\Lambda} \mathbf{f} + \boldsymbol{\varepsilon} \\ &= \boldsymbol{\Lambda} \mathbf{T}^{-1} \mathbf{T} \mathbf{f} + \boldsymbol{\varepsilon} \\ &= \tilde{\boldsymbol{\Lambda}} \tilde{\mathbf{f}} + \boldsymbol{\varepsilon} \\ \end{align}$

のように、適当な行列を用いて変換した因子負荷行列と共通因子もまた因子分析モデルを（統計的な適合度を変えることなく）満たすという、解の不定性のことを指す。

ソフトウェア

Rの基本パッケージ中の多変量解析関数一覧

統計解析ツールR言語は因子分析など多変量解析を標準で行えるフリーウェア。可視化機能に優れる。マルチプラットフォーム。他統計ソフトやExcelのファイル取込やODBC接続も可能。FDAの申請にも使用を認められ、CRANという仕組みで世界の膨大なアプリケーションを無償で使える。

その他、SAS、SPSS等多くのソフトで因子分析を扱うことが出来る。

SASによる因子分析統計プログラムとのおつきあい
SPSSで因子分析を行う IBM 因子分析

脚注

^ 独自因子を、特殊因子と観測誤差の和として説明することもできるが、通常のパラメータ推定仮定において特殊因子と観測誤差の分離は難しいため、ここでは独自因子とだけ述べる。
^ 因子分析法には変量モデル、母数モデル、記述モデルの3種類が存在するが、ここでは変量モデルのみ述べる。

外部リンク

因子分析
因子分析通論（本）
主成分分析は因子分析でない！
心理測定の立場から見た因子分析と主成分分析
因子数決定法，斜交回転法，階層因子分析
Evaluating the Use of Exploratory Factor Analysis in Psychological Research

UpToDate Contents

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1. 進行非小細胞肺癌に対する低分子上皮成長因子受容体阻害剤 small molecule epidermal growth factor receptor inhibitors for advanced non small cell lung cancer
2. 活性化プロテインＣ抵抗性および第V因子ライデン activated protein c resistance and factor v leiden
3. 第ⅩＩ因子欠乏症 factor xi deficiency
4. 稀な（劣性遺伝性）凝固異常 rare recessively inherited coagulation disorders
5. 後天性の凝固因子阻害物質 acquired inhibitors of coagulation

Japanese Journal

非線形システムの生成する多変量時系列に対する共分散構造分析に基づく近似表現と粒子フィルタを用いた効率的状態推定

時永祥三 ,池田欽一
情報処理学会研究報告. MPS, 数理モデル化と問題解決研究報告 2014-MPS-98(22), 1-6, 2014-06-18
… ,共分散構造分析における潜在変数に相当する代表的な時系列 (潜在時系列と呼んでおく) を用いることにより,近似的に時系列を表現する方法を提案する.この場合,多変量解析における因子分析に相当する動的因子分析の方法論を用いて,潜在時系列による時系列記述を推定する.PF を用いた状態推定においては,すべての非線形システムにおける状態推定を回避する目的で,潜在時系列についてのみ PF …
NAID 110009795500

非線形システムの生成する多変量時系列に対する共分散構造分析に基づく近似表現と粒子フィルタを用いた効率的状態推定

時永祥三 ,池田欽一
情報処理学会研究報告. BIO, バイオ情報学 2014-BIO-38(22), 1-6, 2014-06-18
… ,共分散構造分析における潜在変数に相当する代表的な時系列 (潜在時系列と呼んでおく) を用いることにより,近似的に時系列を表現する方法を提案する.この場合,多変量解析における因子分析に相当する動的因子分析の方法論を用いて,潜在時系列による時系列記述を推定する.PF を用いた状態推定においては,すべての非線形システムにおける状態推定を回避する目的で,潜在時系列についてのみ PF …
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