第 9 章 二 分 类 Logistic 回 归 模 型前 面 介 绍 了 反 应 变 量 为 连 续 性 变 量 资 料 的 统 计 分 析 。 在 对 资 料 进 行 统 计 分 析 时 常 遇 到 反 应变 量 为 分 类 变 量 的 资 料 , 那 么 , 能 否 用 类 似 于 线 性 回 归 的 模 型 来 对 这 种 资 料 进 行 分 析 呢 ? 答 案 是肯 定 的 。 本 章 就 将 向 大 家 介 绍 对 二 分 类 因 变 量 进 行 回 归 建 模 的 Logistic进 一 步 深 入 介 绍 因 变 量 为 多 分 类 变 量 的 Logistic 回 归 模 型 。回 归 模 型 , 而 下 一 章 则 将9.1 模 型 简 介9. 1. 1 模 型 入 门在 很 多 场 合 下 都 能 碰 到 反 应 变 量 为 二 分 类 的 资 料 , 如 考 察 公 司 中 总 裁 级 的 领 导 层 中 是 否 有女 性 职 员 、 某 一 天 是 否 下 雨 、 某 病 患 者 结 局 是 否 痊 愈 、 调 查 对 象 是 否 为 某 商 品 的 潜 在 消 费 者 等 。对 于 分 类 资 料 的 分 析 , 相 信 大 家 并 不 陌 生 , 当 要 考 察 的 影 响 因 素 较 少 , 且 也 为 分 类 变 量 时 , 分 析 者常 用 列 联 表 CContingency Table) 的 形 式 对 这 种 资 料 进 行 整 理 , 并 使 用 x2 检 验 来 进 行 分 析 , 当 存 在分 类 的 混 杂 因 素 时 , 还 可 应 用 Mantel - Haenszel X 2 进 行 统 计 学 检 验 , 这 种 方 法 可 以 很 好 地 控 制 混杂 因 素 的 影 响 。 但 是 这 种 经 典 分 析 方 法 也 存 在 局 限 性 , 首 先 , 它 虽 然 可 以 控 制 若 干 个 因 素 的 作用 , 但 无 法 描 述 其 作 用 大 小 及 方 向 , 更 不 能 考 察 各 因 素 间 是 否 存 在 交 互 作 用 ; 其 次 , ~ 衷 方 法 对 样 本含 量 的 要 求 较 大 , 当 控 制 的 分 层 因 素 较 多 时 , 单 元 格 被 划 分 的 越 来 越 细 , 列 联 表 的 格 子 中 频 数 可能 很 小 甚 至 为 0 , 将 导 致 检 验 结 果 的 不 可 靠 。 最 后 J 检 验 无 法 对 连 续 性 自 变 量 的 影 响 进 行 分 析 ,而 这 将 大 大 限 制 其 应 用 范 围 , 无 疑 是 其 致 命 的 缺 陷 。那 么 , 能 否 建 立 类 似 于 线 性 回 归 的 模 型 , 对 这 种 数 据 加 以 分 析 ? 以 最 简 单 的 二 分 类 因 变 量 为例 来 加 以 探 讨 , 为 了 讨 论 方 便 , 常 运 义 出 现 阳 性 结 果 时 反 应 变 量 取 值 为 1, 反 之 则 取 值 为 0 。 例 如当 领 导 层 出 有 女 性 职 员 、 下 雨 、 痊 愈 、 是 潜 在 消 费 者 时 反 应 变 量 y = 1, 而 没 有 女 性 职 员 、 未 下 雨 、未 痊 愈 时 y =0 。 记 出 现 阳 性 结 果 的 频 率 为 p Cy = 1)。 很 显 然 , 0~P~lo首 先 , 回 顾 一 下 标 准 的 线 性 回 归 模 型 :y= α+β ]X] + … +β mXm如 果 对 分 类 变 量 直 接 拟 合 , 则 实 质 上 拟 合 的 是 发 生 概 率 , 参 照 前 面 线 性 回 归 方 程 , 很 自 然 地会 想 到 是 否 可 以 建 立 下 面 形 式 的 回 归 模 型 :p= α+β ]X] + … +β mXm显 然 , 该 模 型 可 以 描 述 当 各 自 变 量 变 化 时 , 因 变 量 的 发 生 概 率 会 怎 样 变 化 , 可 以 满 足 分 析 的• 163 •
基 本 需 要 。 实 际 上 , 统 计 学 家 们 最 早 也 在 朝 这 一 方 向 努 力 , 并 考 虑 到 最 小 二 乘 法 拟 合 时 遇 到 的 各种 问 题 , 对 计 算 方 法 进 行 了 改 进 , 最 终 提 出 了 加 权 最 小 二 乘 法 ( 参 见 本 书 第 6 章 ) 来 对 该 模 型 进行 拟 合 , 至 今 这 种 分 析 思 路 还 偶 有 应 用 。既 然 可 以 使 用 加 权 最 小 二 乘 法 对 模 型 加 以 估 计 , 为 什 么 现 在 又 放 弃 了 这 种 做 法 呢 ? 原 因 在于 有 以 下 两 个 问 题 是 这 种 分 析 思 路 所 无 法 解 决 的 :(1) 取 值 区 问 : 上 述 模 型 右 侧 的 取 值 范 围 , 或 者 说 应 用 上 述 模 型 进 行 预 报 的 范 围 为 整 个 实 数集 ( 一 ∞, +∞) , 而 模 型 左 边 的 取 值 范 围 为 O~P~ l, 二 者 并 不 相 符 。 模 型 本 身 不 能 保 证 在 自 变量 的 各 种 组 合 下 , 因 变 量 的 估 计 值 仍 限 制 在 o ~ 1 内 , 因 此 可 能 分 析 者 会 得 到 这 种 荒 唐 的 结 论 : 男性 、 30 岁 、 病 情 较 轻 的 患 者 被 治 愈 的 概 率 是 300% ! 研 究 者 当 然 可 以 将 此 结 果 等 价 于 100% 可 以治 愈 , 但 是 从 数 理 统 计 的 角 度 讲 , 这 种 模 型 显 然 是 极 不 严 谨 的 。(2) 曲 线 关 联 : 根 据 大 量 的 观 察 , 反 应 变 量 P 与 自 变 量 的 关 系 通 常 不 是 直 线 关 系 , 而 是 S 型曲 线 关 系 。 这 里 以 收 入 水 平 和 购 车 概 率 的 关 系 来 加 以 说 明 , 当 收 入 非 常 低 时 , 收 入 的 增 加 对 购 买概 率 影 响 很 小 ; 但 是 在 收 入 达 到 某 一 阔 值 时 , 购 买 概 率 会 随 着 收 入 的 增 加 而 迅 速 增 加 ; 在 购 买 概率 达 到 一 定 水 平 , 绝 大 部 分 在 该 收 入 水 平 的 人 都 会 购 车 时 , 收 入 增 加 的 影 响 又 会 逐 渐 减 弱 。 如 果用 图 形 来 表 示 , 则 如 图 9. 1 所 示 。 显 然 , 线 性 关 联 是 线 性 回 归 中 至 关 重 要 的 一 个 前 提 假 设 , 而 在上 述 模 型 中 这 一 假 设 是 明 显 无 法 满 足 的 。1.00 ..., P0.750.25o ov 。υ v图 9.1 反 应 变 量 P 与 白 变 量 呈 S 型 曲 线 示 意 图以 上 问 题 促 使 统 计 学 家 们 不 得 不 寻 求 新 的 解 决 思 路 , 如 同 本 书 第 6章 中 介 绍 的 , 在 曲 线 回 归中 , 往 往 采 用 变 量 变 换 , 使 得 曲 线 直 线 化 , 然 后 再 进 行 直 线 回 归 方 程 的 拟 合 。 那 么 , 能 否 考 虑 对 所预 测 的 因 变 量 加 以 变 换 , 以 使 得 以 上 矛 盾 得 以 解 决 ? 基 于 这 一 思 想 , 又 有 一 大 批 统 计 学 家 很 兴 奋的 在 寻 找 合 适 的 变 换 函 数 。 终 于 , 在 1970 年 , Cox 引 入 了 以 前 用 于 人 口 学 领 域 的 Logit 变 换(Logit Transfo 口 nation) , 成 功 地 解 决 了 上 述 问 题 。那 么 , 什 么 是 Logit 变 换 呢 ? 通 常 把 出 现 某 种 结 果 的 概 率 与 不 出 现 的 概 率 之 比 称 为 比 值P TÎ-.---. ---I---f-.._ r \ll:t. P(odds , 国 内 也 译 为 优 势 、 比 数 ) , 即 odds =~, 1 - P' 取 其 对 数 λ= ln (odds) = ln 。 这 就 是 logit 变V' /. '/Y" • --- --- 1 _ P 口换 。 下 面 来 看 一 下 该 变 换 是 如 何 解 决 上 述 两 个 问 题 的 , 首 先 是 因 变 量 取 值 区 间 的 变 化 , 概 率 是 以• 164 •
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•【 苗 C~ , 饵 " .7. Il ,~
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序---Ì......口知 识 经 济
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日 录第 一 部 分一 般 线
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6.3.2 分 析 实 例 .............
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思 考 与 练 习 ..............
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19.3.3 比 例 风 险 性 的 图
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Yij μ i + E: iJ其 中 Yij 代 表
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3. 元 素 CElement)元 素 指 用
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值 。 因 此 在 多 因 素 方
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表 1. 4 是 对 前 面 所 假
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义 不 难 理 解 , 具 体 输
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中 的 Weight Estimation 过 程
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表 1. 13 Tests of Between-Subjects
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在 设 定 好 一 张 轮 廓 图
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表 1. 18 中 给 出 的 是 各
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一 下 。因 篇 幅 所 限 ,
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此 。 而 在 随 机 效 应 方
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第 2 章 常 用 实 验 设 计
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受 试 对 象 按 性 质 ( 如
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Patient 选 入 Random Factor 框 ,
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表 2.5Tests of Between-Subjects Ef
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此 为 2 x3 析 因 设 计 , 一
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表 2.11正 交 设 计 及 其 结
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表 2.14均 匀 设 计 安 排 及
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2.3.2 重 复 测 量 设 计重
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理 的 小 白 鼠 其 进 食 量
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期 70末考试成 60结90 -l 曰
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表 2.23 是 两 组 的 修 正
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第 3 章 多 元 方 差 分 析
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文 、 数 学 、 英 语 的 考
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迹 。 值 越 大 , 该 效 应
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3. 1. 4 对 引 例 的 进 一 步
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大 , 即 计 算 F 值 时 的 分
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促 销 手 段 前 两 个 月 的
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区 、 实 行 不 同 促 销 手
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表 3.16 即 为 一 元 方 差
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第 4 章 混 合 线 性 模 型
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图 4. 1 第 一 所 学 校 的
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表 4.1 是 方 差 分 析 的 检
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l i i可 号 事 3气 》 矿标
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表 4.11 同 样 是 对 随 机
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由 上 面 的 分 析 结 果 可
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进 行 动 态 监 测 , 走 时
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在 预 定 义 对 话 杠 中 未
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表 4.25 中 给 出 了 4 次 重
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表 4.31任 意 两 次 的 相 关
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设 定 非 常 丰 富 , 这 里
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参 考 文 献221 Liang KY , Zeger
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第 5 章 多 重 线 性 回 归
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此 处 之 所 以 从 散 点 图
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将 自 变 量 引 起 的 变 异
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町 ,…, 与 ) 与 反 应 变 量
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5.3 同 归 预 测 与 残 差 分
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图 5.5三 维 空 间 中 的 可
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图 5.6几 种 常 见 的 残 差
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差 间 相 互 独 立 。 例 5.
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根 据 公 式 55 total = 55R + 55
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SPSS 输 出 结 果 如 下 :表 5
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表 5. 12 Excluded Variables eColli
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的 信 息 , 其 他 的 可 以
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表 1 1. 1 为 8 个 原 始 变
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各 个 因 子 间 互 不 相 关
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由 Bartlett 检 验 可 以 看
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于 斜 交 旋 转 则 显 示 旋
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F2 =0. 011ZX1 +0. 387ZX2 +0. 129ZX3
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部 的 经 济 结 构 , 找 到
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化 , 对 初 始 因 子 载 荷
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得 到 综 合 因 子 得 分 sco
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AUi从ì (U 11IU 21川AU l2 从U 22
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图 12.1不 同 的 分 类 方 法
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目 前 , 非 层 次 聚 类 法
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从 表 12. 1 中 可 以 看 出 5
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一 次 出 现 是 在 第 1 步 ,
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藏 等 13 省 市 ;第 5 类 : 包
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第 4 类 : 消 费 水 平 相 对
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更 新 类 别 中 心 点 。(5)
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3. 结 果 解 释分 析 结 果
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在 K - Means 生 成 的 结 果
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0.017 3 。现 希 望 通 过 聚
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这 就 意 味 着 在 原 来 12
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散 变 量 和 连 续 变 量 。
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思 考 与 练 习1. 对 于 例 1
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x2图 13.1典 型 判 别 分 析
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就 说 明 判 别 的 效 果 较
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Analyze• Classify • Discriminan
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表 13.4 给 出 的 是 判 别
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Canonical OiscriminantFunction 2UO-
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别 函 数 进 行 新 样 品 的
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er) 、 贝 叶 斯 学 派 。 它
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刚 毛 王 军 尾 花 y = - 80. 2
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第 14章 典 型 相 关 分 析
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(Rl~lR12R2;lR21 -Â;) (Slâ ω) =0(
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Correlations Between Set - 1 and Se
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由 这 两 对 典 型 变 量 的
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0.5640.733立 定 { 本 前 屈图
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变 量 所 求 出 的 典 型 相
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第 15章 对 应 分 析15.1 模
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数 据 由 Fisher 在 1940 年 首
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功 能 作 进 一 步 解 释 。
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的 是 各 类 别 的 信 息 在
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的 Dimensions In Solution 杠 中
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换 , 交 叉 表 就 被 转 换
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!Analyze• Data Reduction→ Corre
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15.4 多 重 对 应 分 析15.4.1
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以 确 认 图 形 中 所 观 察
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图 15.14哑 变 量 设 置 格
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果 上 的 联 系 。(2) 使 用
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是 用 某 个 r 维 欧 氏 空
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图 16.4 12 城 市 三 维 空 间
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别 间 的 问 阳 就 会 比 较
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Warning # 14654> The total number o
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在 INDSCAL 模 型 中 , 仍 然
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接 下 来 方 杠 中 的 结 果
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(2) 如 果 有 可 能 , 为 每
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在 后 面 结 合 案 例 给 予
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Reduced rank: 和 广 义 欧 氏
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N口。吕A。 中 国 科 大 0.6
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5 张 文 月 三 主 编 . SPSS 11
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这 样 做 不 会 影 响 统 计
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作 用 , 即 不 同 胃 溃 荡
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17.3 因 果 关 系 明 确 时
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表 17.14 和 表 17.15 两 个 表
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以 下 方 杠 中 的 文 本 是
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If Deleted Simple Effect is DF L. R
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17.5 对 数 线 性 模 型 与
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本 例 的 主 要 分 析 结 果
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第 18章 信 度 分 析在 各
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低 于 0.7 , 则 应 该 弃 之
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低 , 提 示 这 两 道 题 的
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表 18.5 ANOVA with Friedman's Test
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在 表 格 的 最 上 面 , SPSS
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同 ) , 因 此 计 算 公 式 有
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续 表类 型 假 设 测 量 的
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18.4.3 SPSS 中 相 应 的 分 析
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下 来 , 而 不 是 等 数 据
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风 险 函 数 非 负 生 存 函
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= 川 c1 - d/n)ti
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除 以 上 用 到 的 杠 组 外
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分 布 曲 线 、 风 险 函 数
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(1) Pooled over strata: 系 统 默
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19.3 Cox 同 归 模 型前 面 介
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杠 的 含 义 与 操 作 和 前
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模 型 拟 合 时 完 全 相 同
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间 的 抗 体 水 平 、 不 同
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会 对 研 究 结 果 造 成 影
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鳞 癌 型 肺 癌 或 夫 访 )
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集 中 其 他 无 缺 失 变 量
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20.2.2 对 缺 失 模 式 的 分
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记 录 的 输 出 。 如 果 指
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失 值 的 变 量 , 然 后 为
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20.3.2 使 用 回 归 算 法 进
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示 。 因 20.6 Ca) 为 回 归
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SPSS 产 品 简 介SPSS 系 列