Mariana Guadalupe Rodríguez Melgar - RM21005

Guia 7 - Componentes Principales

Ejercicio: Una empresa especializada en el diseño de automóviles de turismo desea estudiar cuáles son los deseos del público que compra automóviles. Para ello diseña una encuesta con 10 preguntas donde se le pide a cada uno de los 20 encuestados que valore de 1 a 5 si una característica es o no muy importante. Los encuestados deberán contestar con un 5 si la característica es muy importante, un4 si es importante, un 3 si tiene regular importancia, un 2 si es poco importante y un 1 si no es nada importante. Las 10 características (V1 a V10) a valorar son: precio, financiación, consumo, combustible, seguridad, confort, capacidad, prestaciones,modernidad y aerodinámica.

Carga de datos

library(dplyr)
library(kableExtra)
load("~/UNIVERSIDAD/CICLO 6/MAE/TAREAS INDIVIDUALES/TAREA 7/6-2.RData")

matriz_X<-X6_2
matriz_X %>% 
  head() %>% 
  kable(caption="Matriz de Informacion", align = "c",digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("striped", "hover"))

Matriz de Informacion
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
4	1	4	3	3	2	4	4	4	4
5	5	4	4	3	3	4	1	1	3
2	1	3	1	4	2	1	5	4	5
1	1	1	1	4	4	2	5	5	4
1	1	2	1	5	5	4	3	3	2
5	5	5	5	3	3	4	2	2	1

Realizar un análisis de Componentes Principales, una solución adecuada de la cantidad de Componentes a retener y justifique su respuesta.

Literal A

Calcula la matriz de varianza covarianza para la batería de indicadores:

Literal 1

De forma “manual”

library(dplyr)
library(kableExtra)
centrado<-function(x){
  x-mean(x)
}
Xcentrada<-apply(X = matriz_X,MARGIN = 2,centrado)
Xcentrada %>% head() %>% 
  kable(caption ="Matriz de Variables centradas:",
        align = "c",
        digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif")

Matriz de Variables centradas:
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
0.3	-2.4	0.5	0.2	-0.7	-1.7	0.35	1.15	1.2	1.35
1.3	1.6	0.5	1.2	-0.7	-0.7	0.35	-1.85	-1.8	0.35
-1.7	-2.4	-0.5	-1.8	0.3	-1.7	-2.65	2.15	1.2	2.35
-2.7	-2.4	-2.5	-1.8	0.3	0.3	-1.65	2.15	2.2	1.35
-2.7	-2.4	-1.5	-1.8	1.3	1.3	0.35	0.15	0.2	-0.65
1.3	1.6	1.5	2.2	-0.7	-0.7	0.35	-0.85	-0.8	-1.65

n_obs<-nrow(matriz_X)
mat_V<-t(Xcentrada)%*%Xcentrada/(n_obs-1) 
mat_V %>% kable(caption ="Calculo de V(X) forma manual:" ,
                align = "c",
                digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("striped", "hover"))

Calculo de V(X) forma manual:
	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
V1	1.80	1.92	1.32	1.73	-0.62	-0.31	0.36	-1.21	-1.27	-0.90
V2	1.92	2.67	1.42	2.14	-0.66	-0.14	0.52	-1.78	-1.81	-1.54
V3	1.32	1.42	1.42	1.53	-0.53	-0.32	0.29	-0.92	-1.11	-0.87
V4	1.73	2.14	1.53	2.48	-0.80	-0.48	0.35	-1.61	-1.83	-1.39
V5	-0.62	-0.66	-0.53	-0.80	0.85	0.80	0.21	0.37	0.46	0.15
V6	-0.31	-0.14	-0.32	-0.48	0.80	1.38	0.63	0.22	0.09	-0.37
V7	0.36	0.52	0.29	0.35	0.21	0.63	1.61	-0.53	-0.34	-0.71
V8	-1.21	-1.78	-0.92	-1.61	0.37	0.22	-0.53	1.92	1.81	1.37
V9	-1.27	-1.81	-1.11	-1.83	0.46	0.09	-0.34	1.81	2.17	1.56
V10	-0.90	-1.54	-0.87	-1.39	0.15	-0.37	-0.71	1.37	1.56	1.82

Literal 2

Usando el comando cov de R base

library(dplyr)
library(kableExtra)
cov(matriz_X) %>% 
  kable(caption="Cálculo de V(X) a través de R base",
        align = "c",
        digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("striped", "hover"))

Cálculo de V(X) a través de R base
	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
V1	1.80	1.92	1.32	1.73	-0.62	-0.31	0.36	-1.21	-1.27	-0.90
V2	1.92	2.67	1.42	2.14	-0.66	-0.14	0.52	-1.78	-1.81	-1.54
V3	1.32	1.42	1.42	1.53	-0.53	-0.32	0.29	-0.92	-1.11	-0.87
V4	1.73	2.14	1.53	2.48	-0.80	-0.48	0.35	-1.61	-1.83	-1.39
V5	-0.62	-0.66	-0.53	-0.80	0.85	0.80	0.21	0.37	0.46	0.15
V6	-0.31	-0.14	-0.32	-0.48	0.80	1.38	0.63	0.22	0.09	-0.37
V7	0.36	0.52	0.29	0.35	0.21	0.63	1.61	-0.53	-0.34	-0.71
V8	-1.21	-1.78	-0.92	-1.61	0.37	0.22	-0.53	1.92	1.81	1.37
V9	-1.27	-1.81	-1.11	-1.83	0.46	0.09	-0.34	1.81	2.17	1.56
V10	-0.90	-1.54	-0.87	-1.39	0.15	-0.37	-0.71	1.37	1.56	1.82

Literal B

Calcula la matriz de correlación para la batería de indicadores:

Literal 1

De forma “manual”

Zx<-scale(x = matriz_X,center =TRUE)
Zx %>% head() %>% 
  kable(caption ="Matriz de Variables Estandarizadas:",
        align = "c",
        digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif")

Matriz de Variables Estandarizadas:
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
0.22	-1.47	0.42	0.13	-0.76	-1.45	0.28	0.83	0.81	1.00
0.97	0.98	0.42	0.76	-0.76	-0.60	0.28	-1.33	-1.22	0.26
-1.27	-1.47	-0.42	-1.14	0.32	-1.45	-2.09	1.55	0.81	1.74
-2.01	-1.47	-2.10	-1.14	0.32	0.26	-1.30	1.55	1.49	1.00
-2.01	-1.47	-1.26	-1.14	1.41	1.11	0.28	0.11	0.14	-0.48
0.97	0.98	1.26	1.40	-0.76	-0.60	0.28	-0.61	-0.54	-1.22

n_obs<-nrow(matriz_X)
mat_R<-t(Zx)%*%Zx/(n_obs-1) 
mat_R %>% kable(caption ="Calculo de R(X) forma manual:" ,
                align = "c",
                digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("striped", "hover"))

Calculo de R(X) forma manual:
	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
V1	1.00	0.87	0.82	0.82	-0.50	-0.19	0.21	-0.65	-0.64	-0.50
V2	0.87	1.00	0.73	0.83	-0.44	-0.07	0.25	-0.78	-0.75	-0.70
V3	0.82	0.73	1.00	0.81	-0.48	-0.23	0.19	-0.56	-0.63	-0.54
V4	0.82	0.83	0.81	1.00	-0.55	-0.26	0.17	-0.74	-0.79	-0.65
V5	-0.50	-0.44	-0.48	-0.55	1.00	0.74	0.18	0.29	0.34	0.12
V6	-0.19	-0.07	-0.23	-0.26	0.74	1.00	0.42	0.13	0.05	-0.24
V7	0.21	0.25	0.19	0.17	0.18	0.42	1.00	-0.30	-0.18	-0.41
V8	-0.65	-0.78	-0.56	-0.74	0.29	0.13	-0.30	1.00	0.89	0.73
V9	-0.64	-0.75	-0.63	-0.79	0.34	0.05	-0.18	0.89	1.00	0.78
V10	-0.50	-0.70	-0.54	-0.65	0.12	-0.24	-0.41	0.73	0.78	1.00

Literal 2

Usando el comando cor de R base

cor(matriz_X) %>% 
  kable(caption="Calculo de R(X) a traves de R base",
        align = "c",
        digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("striped", "hover"))

Calculo de R(X) a traves de R base
	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
V1	1.00	0.87	0.82	0.82	-0.50	-0.19	0.21	-0.65	-0.64	-0.50
V2	0.87	1.00	0.73	0.83	-0.44	-0.07	0.25	-0.78	-0.75	-0.70
V3	0.82	0.73	1.00	0.81	-0.48	-0.23	0.19	-0.56	-0.63	-0.54
V4	0.82	0.83	0.81	1.00	-0.55	-0.26	0.17	-0.74	-0.79	-0.65
V5	-0.50	-0.44	-0.48	-0.55	1.00	0.74	0.18	0.29	0.34	0.12
V6	-0.19	-0.07	-0.23	-0.26	0.74	1.00	0.42	0.13	0.05	-0.24
V7	0.21	0.25	0.19	0.17	0.18	0.42	1.00	-0.30	-0.18	-0.41
V8	-0.65	-0.78	-0.56	-0.74	0.29	0.13	-0.30	1.00	0.89	0.73
V9	-0.64	-0.75	-0.63	-0.79	0.34	0.05	-0.18	0.89	1.00	0.78
V10	-0.50	-0.70	-0.54	-0.65	0.12	-0.24	-0.41	0.73	0.78	1.00

Literal 3

Presenta la matriz de correlación de forma gráfica (las dos versiones propuestas en clase)

PerformanceAnalytics

library(PerformanceAnalytics)
chart.Correlation(as.matrix(matriz_X),histogram = TRUE,pch=12)

corrplot

library(corrplot)
library(grDevices)
library(Hmisc)
Mat_R<-rcorr(as.matrix(matriz_X))
corrplot(Mat_R$r,
         p.mat = Mat_R$r,
         type="upper",
         tl.col="black",
         tl.srt = 20,
         pch.col = "blue",
         insig = "p-value",
         sig.level = -1,
         col = terrain.colors(100))

Literal C

Realiza un análisis de componentes principales, y con base en los criterios vistos en clase:

Literal 1

¿Cuántas Componentes habría que retener?

Criterio del porcentaje acumulado de la varianza

O criterio de los tres cuartos; dice que se deberia de retener tantos componentes, a manera que se explique al menos el 75% de la varianza de los datos originales. Bajo este criterio si evaluamos la trabla del resumen de PCA, que se encuentra en el ejercicio 2, vemos que si tomamos la dimensión 1 y dos nos permite tener un 77.70% por lo que ya se cumple el criterios por lo que se deberia de tomar esas dos dimensiones.

Criterio de Autovalores

Criterio de raiz latente; dice que unicamente se retengan aquellos componentes cuyo autovalor sea maryor que uno o que sea por lo menos de uno. Si volvemos a tomar de base la tabal del resumen de PCA, podemos ver que la dimensión 1 y 2 son los que superan el autovalor de valor de 1. La dimensión 1 con un autovalor de 5.7 y la dimensión 2 de 2.07, como solo esas dos dimensiones cumplen con el criterio seran ellos los que deberan de retenerse.

Criterio de Elbow

Criterio del codo; este criterio estipula que se debera de retener la cantidad de componentes que esten antes del codo, pero hay otros textos que sugieren que se debera de retener la cantidad de compoenes que se encuentran exactamente donde ocurre el codo. Para este criterio tomaremos de referencia el primer grafico posterior a la tabla del resumen de PCA (columnas color rojo), podemos ver que las primeras tres dimenciones son los que cumplen con este criterio y por lo tanto son los que se deberian de retener.

Conclusión

Podemos ver que el primer y segundo criterio nos dice que se debera de retener solo dos dimensiones, con el ultimo criterior tenemos un diferencia que nos indica que se debera de retener tres dimesiones. Si nos guiamos del obejtivo que se busca es reducir el trabajo y dos de los tres criterios nos dicen que se debe de retomar dos dimesiones, se puede llegar con seguridad a la conclusión que en este ejercicio se retendrían dos dimensiones.

Literal 2

Incluye las tablas y gráficos vistos en clase.

Cálculo usando R

library(dplyr)
library(factoextra)
library(kableExtra)
library(stargazer)
library(ggplot2)
options(scipen = 99999)
PC<-princomp(x = matriz_X,cor = TRUE,fix_sign = FALSE)
factoextra::get_eig(PC) %>% kable(caption="Resumen de PCA",
        align = "c",
        digits = 2) %>% 
  kable_material(html_font = "sans-serif") %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c("hover"))

Resumen de PCA
	eigenvalue	variance.percent	cumulative.variance.percent
Dim.1	5.70	57.01	57.01
Dim.2	2.07	20.69	77.70
Dim.3	0.72	7.20	84.91
Dim.4	0.55	5.48	90.39
Dim.5	0.32	3.16	93.54
Dim.6	0.27	2.71	96.25
Dim.7	0.15	1.46	97.72
Dim.8	0.13	1.28	99.00
Dim.9	0.07	0.68	99.68
Dim.10	0.03	0.32	100.00

fviz_eig(PC,
         choice = "eigenvalue",
         barcolor = "red",
         barfill = "red",
         addlabels = TRUE,
         )+labs(title = "Grafico de Sedimentacion",
                subtitle = "Usando princomp, con Autovalores")+
  xlab(label = "Componentes")+ylab(label = "Autovalores")+geom_hline(yintercept = 1)

fviz_eig(PC,
         choice = "variance",
         barcolor = "green",
         barfill = "green",
         addlabels = TRUE,
         )+labs(title = "Grafico de Sedimentacion",
                subtitle = "Usando princomp, con %Varianza Explicada")+xlab(label = "Componentes")+ylab(label = "%Varianza")

TAREA_6_RM21005

Mariana Guadaluper Rodriguez Melgar

2023-10-29

Mariana Guadalupe Rodríguez Melgar - RM21005

Guia 7 - Componentes Principales

Carga de datos

Literal A

Literal 1

Literal 2

Literal B

Literal 1

Literal 2

Literal 3

PerformanceAnalytics

corrplot

Literal C

Literal 1

Criterio del porcentaje acumulado de la varianza

Criterio de Autovalores

Criterio de Elbow

Conclusión

Literal 2

Cálculo usando R

V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
4	1	4	3	3	2	4	4	4	4
5	5	4	4	3	3	4	1	1	3
2	1	3	1	4	2	1	5	4	5
1	1	1	1	4	4	2	5	5	4
1	1	2	1	5	5	4	3	3	2
5	5	5	5	3	3	4	2	2	1

V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
4	1	4	3	3	2	4	4	4	4
5	5	4	4	3	3	4	1	1	3
2	1	3	1	4	2	1	5	4	5
1	1	1	1	4	4	2	5	5	4
1	1	2	1	5	5	4	3	3	2
5	5	5	5	3	3	4	2	2	1

V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10
4	1	4	3	3	2	4	4	4	4
5	5	4	4	3	3	4	1	1	3
2	1	3	1	4	2	1	5	4	5
1	1	1	1	4	4	2	5	5	4
1	1	2	1	5	5	4	3	3	2
5	5	5	5	3	3	4	2	2	1