Statistische Datenanalyse mit SPSS

Transkript

1 Statistische Datenanalyse mit SPSS

2 Jürgen Janssen Wilfried Laatz Statistische Datenanalyse mit SPSS Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Tests 8. Auflage

3 Jürgen Janssen Wilfried Laatz Fakultät Wirtschafts- und Sozialwissenschaften Universität Hamburg Von-Melle-Park 9 D Hamburg Juergen.Janssen@wiso.uni-hamburg.de Wilfried.Laatz@wiso.uni-hamburg.de ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Gabler Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1994, 1997, 1999, 2003, 2005, 2007, 2010, 2013 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Gabler ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media.

4 Vorwort zur achten Auflage Alle Neuerungen des Basissystems und des Moduls Exact Tests bis einschließlich der Programmversion 21 sind in das Buch aufgenommen. Von den Neuerungen der letzten Jahre sollen hier einige bedeutende angesprochen werden: Die Analyseverfahren sind um das Verfahren Automatische Lineare Modelle erweitert worden. Es ist eine Alternative zur Anwendung der linearen Regression, wenn es darum geht, möglichst schnell ein brauchbares Modell zur Vorhersage einer metrischen Variablen zu entwickeln. Die optionale Nutzung einer automatischer Datenvorbereitung, neue Selektionsverfahren für die Auswahl von Variablen und Verfahren des maschinellen Lernens wie Bootstrap und Boosting sind dafür hilfreich. Die Oberfläche der Prozedur und auch die Ergebnisausgabe entsprechen der für das Verfahren Nächstgelegener Nachbar und Two- Step-Clusteranalyse eingeführten. Die nichtparametrischen Tests sind durch neue Tests bzw. Anwendungen sowie durch multiple Vergleiche für Tests bei Mehrfachstichproben ergänzt worden. Auch sie haben eine neue Oberfläche und eine Ergebnisausgabe im Modellanzeigefenster. Die Grafiktafel-Vorlagen sind um geografische Karten erweitert worden. Der Anwender hat die attraktive Möglichkeit, aus externen Quellen erhaltene digitale Karten zu SPSS-Diagrammtafelvorlagen aufzubereiten. Die statistischen Verfahren sind um die Prozedur Simulation ergänzt worden. Prädiktive Modelle, wie z.b. die Regressions- und Diskriminanzanalyse, können nach Speicherung des Modells simuliert werden, um die Wirkung unsicherer unabhängiger Variable auf die Prognoseergebnisse zu veranschaulichen. Es kann aber auch mit eigenen Modellgleichungungen simuliert werden. Das bewährte Grundkonzept des Buches wurde beibehalten: Dem Anfänger wird ein leichter Einstieg und dem schon erfahrenen Anwender eine detaillierte und umfassende Nachschlagemöglichkeit gegeben. Die Darstellung ist praxisorientiert mit vielen Beispielen. Die Vorgehensweise bei einer statistischen Auswertung wird gezeigt und die Ergebnisse werden ausführlich kommentiert und erklärt. Dabei werden die statististischen Verfahren mit ihren theoretischen Grundlagen und Voraussetzungen in die Darstellung einbezogen. Neben Daten aus dem ALLBUS (Allgemeine Bevölkerungsumfrage der Sozialwissenschaften) werden unter anderen volkswirtschaftliche Daten, Daten aus der Wahlforschung, der Schuldnerberatung, der Qualitätskontrolle, der Telekommunikation, dem Kreditscoring und der Medizin verwendet. Die zum Buch eingerichteten Internetseiten bieten nicht nur einen schnellen Zugang zu den Datendateien, sondern enthalten weitere Informationsangebote

5 VI Vorwort zur achten Auflage ( s. Anhang B). Man kann dort ergänzende Texte, Übungsaufgaben mit ihren Lösungen sowie tabellierte Verteilungen zur Durchführung von Signifikanztests finden. Da der Buchumfang trotz der jährlichen Erweiterungen des Programmsystems einigermaßen handlich bleiben soll, kommen wir nicht umhin, einige Teile des Buchs auf den Internetseiten verfügbar zu halten. Seiten im Sachverzeichnis, die auf Texte im Internet verweisen, werden mit einem i gekennzeichnet. Auch Anwender früherer Programmversionen können dieses Buch sehr gut nutzen. Wenn bisherige Prozeduren durch grundlegende Programmänderungen entfallen, wird auf den Internetseiten die alte Textfassung bereitgestellt. Die Gliederung des Buches orientiert sich stark an den Elementen und Menüs des Programms, damit der Programmbenutzer sich leicht und schnell zurechtfindet. Darüberhinaus besteht folgende Gliederungsstruktur: Kapitel 1 erläutert die Installation des Programms und gibt weitere Hinweise rund um die Installation. Kapitel 2 ( Schneller Einstieg in SPSS ) ist für den Anfänger, der einen leichten und schnellen Einstieg in das Datenanalysekonzept von SPSS und in die Programmbedienung wünscht und der Schritt für Schritt in grundlegende Programmanwendungen eingeführt wird. Kapitel 3 bis 7 behandelt das Daten- und Dateienmanagement in SPSS. In diesen Kapiteln werden die Menüs "Datei", "Bearbeiten", "Daten" und "Transformieren" behandelt. Kapitel 8 bis 28 geht auf alle Verfahren im Menü "Analysieren" ein. Kapitel 29 bis 31 befassen sich mit der Erzeugung von Grafiken und deren Überarbeitung für Präsentationszwecke. In Kapitel 32 werden weitere Programmelemente sowie Programmfunktionen erklärt. In Kapitel 33 wird die Theorie und praktische Anwendung von Exakte Tests erläutert. Exakte Tests erlaubt für die nichtparametrischen Tests sowie für den Chi-Quadrat-Test im Rahmen von Kreuztabellierungen genaue Signifikanzprüfungen. Dieses Ergänzungsmodul ist unverzichtbar, wenn nur kleine oder unausgewogene Stichproben vorliegen. Unser herzlicher Dank geht an die für SPSS zuständigen Mitarbeiter von IBM Corp. in Chicago, die uns unkompliziert das SPSS-Programm zur Verfügung gestellt haben und uns weitere Unterstützung gaben. Ganz besonders bedanken wir uns auch für die immer wieder hervorragende und sehr freundliche Zusammenarbeit mit Mitarbeitern des Springer-Verlags. Auch unseren aufmerksamen Lesern sei ganz herzlich gedankt, die uns geschrieben und uns auf Fehlerteufel und Unklarheiten aufmerksam gemacht haben. Gerne möchten wir erneut unsere Leser ermuntern und bitten: Schreiben Sie uns eine , wenn Sie Fehler entdecken oder sonstige Verbesserungsvorschläge haben. Alle uns bekannt gegebene Fehler werden in Errata auf den Internetseiten veröffentlicht und natürlich in der nächsten Auflage korrigiert. Hamburg, im Oktober Juergen.Janssen@wiso.uni-hamburg.de Wilfried.Laatz@wiso.uni-hamburg.de Jürgen Janssen Wilfried Laatz

6 Inhaltsverzeichnis 1 Installieren von SPSS Anforderungen an die Hard- und Software Die Installation durchführen Weitere Hinweise Schneller Einstieg in SPSS Die Oberfläche von SPSS für Windows Einführen in die Benutzung von Menüs und Symbolleisten Daten im Dateneditorfenster eingeben und definieren Eingeben von Daten Speichern und Laden einer Datendatei Variablen definieren Daten bereinigen Einfache statistische Auswertungen Häufigkeitstabellen Kreuztabellen Mittelwertvergleiche Index bilden, Daten transformieren Gewichten Definieren und Modifizieren einer Datendatei Definieren von Variablen Variablendefinitionen ändern, kopieren und übernehmen Variablendefinitionen kopieren Umdefinieren und Übertragen von Variableneigenschaften (Option Variableneigenschaften definieren ) Variablendefinition aus einer bestehenden Datei übernehmen Eingeben von Daten Editieren der Datenmatrix Dublettensuche (Doppelte Fälle ermitteln) Datensätze vergleichen Einstellungen für den Dateneditor Drucken, Speichern, Öffnen, Schließen einer Datendatei... 80

7 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Arbeiten im Ausgabe- und Syntaxfenster Arbeiten mit dem Viewer Öffnen von Dateien in einem oder mehreren Ausgabefenstern Arbeiten mit der Gliederungsansicht Aufrufen von Informationen und Formatieren von Pivot-Tabellen Pivotieren von Tabellen Ändern von Tabellenformaten Arbeiten im Syntaxfenster Erstellen und Ausführen von Befehlen Charakteristika der Befehlssyntax Transformieren von Daten Berechnen neuer Variablen Verwenden von Bedingungsausdrücken Umkodieren von Werten Klassifizieren und Kategorisieren von Daten Zählen des Auftretens bestimmter Werte Transformieren in Rangwerte Automatisches Umkodieren Transformieren von Datums- und Uhrzeitvariablen Transformieren von Zeitreihendaten Offene Transformationen Daten mit anderen Programmen austauschen Übernehmen von Daten aus Fremddateien Übernehmen von Daten mit SPSS Portable-Format Übernehmen von Daten aus einem Tabellenkalkulationsprogramm Übernehmen von Daten aus einem Datenbankprogramm Übernehmen aus dbase-dateien Übernehmen über die Option Datenbank öffnen Übernehmen von Daten aus ASCII-Dateien Daten in externe Formate ausgeben Daten in Fremdformaten speichern Daten in eine Datenbank exportieren Transformieren von Dateien Daten sortieren, transponieren und umstrukturieren Daten sortieren Transponieren von Fällen und Variablen Daten umstrukturieren Zusammenfügen von Dateien Hinzufügen neuer Fälle Hinzufügen neuer Variablen

8 Inhaltsverzeichnis IX 7.3 Gewichten von Daten Aufteilen von Dateien und Verarbeiten von Teilmengen der Fälle Aufteilen von Daten in Gruppen Teilmengen von Fällen auswählen Erstellen einer Datei mit aggregierten Variablen Häufigkeiten, deskriptive Statistiken und Verhältnis Überblick über die Menüs Deskriptive Statistiken, Berichte und Mehrfachantworten Durchführen einer Häufigkeitsauszählung Erstellen einer Häufigkeitstabelle Festlegen des Ausgabeformats von Tabellen Grafische Darstellung von Häufigkeitsverteilungen Statistische Maßzahlen Definition und Aussagekraft Berechnen statistischer Maßzahlen Bestimmen von Konfidenzintervallen Das Menü Deskriptive Statistiken Das Menü Verhältnis Explorative Datenanalyse Robuste Lageparameter Grafische Darstellung von Daten Univariate Diagramme: Histogramm und Stengel-Blatt-Diagramm Boxplot Überprüfen von Verteilungsannahmen Überprüfen der Voraussetzung homogener Varianzen Überprüfen der Voraussetzung der Normalverteilung Kreuztabellen und Zusammenhangsmaße Erstellen einer Kreuztabelle Kreuztabellen mit gewichteten Daten Der Chi-Quadrat-Unabhängigkeitstest Zusammenhangsmaße Zusammenhangsmaße für nominalskalierte Variablen Zusammenhangsmaße für ordinalskalierte Variablen Zusammenhangsmaße für intervallskalierte Variablen Spezielle Maße Statistiken in drei- und mehrdimensionalen Tabellen

9 X Inhaltsverzeichnis 11 Fälle auflisten und Berichte erstellen Erstellen eines OLAP-Würfels Fälle zusammenfassen, "Berichte in Zeilen" und "Berichte in Spalten" Analysieren von Mehrfachantworten Definieren eines Mehrfachantworten-Sets multiple Kategorien Erstellen einer Häufigkeitstabelle für einen multiplen Kategorien-Set Erstellen einer Häufigkeitstabelle für einen multiplen Dichotomien-Set Kreuztabellen für Mehrfachantworten-Sets Speichern eines Mehrfachantworten-Sets Mehrfachantworten-Sets im Menü Daten definieren Mittelwertvergleiche und t-tests Überblick über die Menüs Mittelwerte vergleichen und Allgemein lineares Modell Das Menü Mittelwerte Anwenden von Mittelwerte Einbeziehen einer Kontrollvariablen Weitere Optionen Theoretische Grundlagen von Signifikanztests T-Tests für Mittelwertdifferenzen T-Test für eine Stichprobe T-Test für zwei unabhängige Stichproben Die Prüfgröße bei ungleicher Varianz Die Prüfgröße bei gleicher Varianz Anwendungsbeispiel T-Test für zwei verbundene (gepaarte) Stichproben Einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) Theoretische Grundlagen ANOVA in der praktischen Anwendung Multiple Vergleiche (Schaltfläche Post Hoc ) Kontraste zwischen a priori definierten Gruppen (Schaltfläche Kontraste ) Erklären der Varianz durch Polynome Mehr-Weg-Varianzanalyse Faktorielle Designs mit gleicher Zellhäufigkeit Faktorielle Designs mit ungleicher Zellhäufigkeit Mehrfachvergleiche zwischen Gruppen

10 Inhaltsverzeichnis XI 16 Korrelation und Distanzen Bivariate Korrelation Partielle Korrelation Distanz- und Ähnlichkeitsmaße Lineare Regression Theoretische Grundlagen Regression als deskriptive Analyse Regression als stochastisches Modell Praktische Anwendung Berechnen einer Regressionsgleichung und Ergebnisinterpretation Ergänzende Statistiken zum Regressionsmodell (Schaltfläche Statistiken ) Ergänzende Grafiken zum Regressionsmodell (Schaltfläche Diagramme ) Speichern von neuen Variablen des Regressionsmodells (Schaltfläche Speichern ) Optionen für die Berechnung einer Regressionsgleichung (Schaltfläche Optionen ) Verschiedene Verfahren zum Einschluss von erklärenden Variablen in die Regressionsgleichung ( Methode ) Verwenden von Dummy-Variablen Prüfen auf Verletzung von Modellbedingungen Autokorrelation der Residualwerte und Verletzung der Linearitätsbedingung Homo- bzw. Heteroskedastizität Normalverteilung der Residualwerte Multikollinearität Ausreißer und fehlende Werte Automatische lineare Modellierung Einführung Praktische Anwendung Ordinale Regression Theoretische Grundlagen Praktische Anwendungen Modelle zur Kurvenanpassung Modelltypen und Kurvenformen Modelle schätzen... 48

11 XII Inhaltsverzeichnis 21 Clusteranalyse Theoretische Grundlagen Praktische Anwendung Anwendungsbeispiel zur hierarchischen Clusteranalyse Anwendungsbeispiel zur Clusterzentrenanalyse Anwendungsbeispiel zur Two-Step-Clusteranalyse Vorschalten einer Faktorenanalyse Diskriminanzanalyse Theoretische Grundlagen Praktische Anwendung Nächstgelegener Nachbar Theoretische Grundlagen Praktische Anwendung Faktorenanalyse Theoretische Grundlagen Anwendungsbeispiel für eine orthogonale Lösung Die Daten Anfangslösung: Bestimmen der Zahl der Faktoren Faktorrotation Berechnung der Faktorwerte der Fälle Anwendungsbeispiel für eine oblique (schiefwinklige) Lösung Ergänzende Hinweise Faktordiagramme bei mehr als zwei Faktoren Deskriptive Statistiken Weitere Optionen Reliabilitätsanalyse Konstruieren einer Likert-Skala: Itemanalyse Reliabilität der Gesamtskala Reliabilitätskoeffizienten-Modell Weitere Statistik-Optionen Multidimensionale Skalierung Theoretische Grundlagen Praktische Anwendung Ein Beispiel einer nichtmetrischen MDS MDS bei Datenmatrix- und Modellvarianten Nichtparametrische Tests Einführung und Überblick Tests für eine Stichprobe Test auf Binomialverteilung

12 Inhaltsverzeichnis XIII Chi-Quadrat-Test (Anpassungstest) Kolmogorov-Smirnov-Test für eine Stichprobe Wilcoxon-Test für eine Stichprobe Sequenz-Test Tests für 2 unabhängige Stichproben Mann-Whitney U-Test Kolmogorov-Smirnov Z-Test Wald-Wolfowitz-Test Moses-Test bei extremer Reaktion Hodges-Lehman-Schätzung für unabhängige Stichproben Tests für k unabhängige Stichproben Grundlegendes Kruskal-Wallis H-Test Median-Test Jonckheere-Terpstra-Test Tests für 2 verbundene Stichproben Wilcoxon-Test Vorzeichen-Test McNemar-Test Rand-Homogenität-Test Hodges-Lehman-Schätzung für verbundene Stichproben Tests für k verbundene Stichproben Friedman-Test Kendall's W-Test Cochran Q-Test Simulation Grafiken erstellen per Diagrammerstellung Einführung und Überblick Balkendiagramme Gruppiertes Balkendiagramm D-Diagramm mit metrischer Variable auf der Y-Achse Fehlerbalkendiagramme Diagramme in Feldern Darstellen von Auswertungsergebnissen verschiedener Variablen Diagramm zur Darstellung der Werte einzelner Fälle Liniendiagramm Flächendiagramm Kreis-/Polardiagramme Streu-/Punktdiagramme Gruppiertes Streudiagramm mit Punkt-ID-Beschriftung Überlagertes Streudiagramm Streudiagramm-Matrix Punktsäulendiagramm Verbundliniendiagramm...

13 XIV Inhaltsverzeichnis Histogramme Einfaches Histogramm Populationspyramide Hoch-Tief-Diagramme Gruppiertes Bereichsbalkendiagramm Differenzflächendiagramm Boxplotdiagramm Doppelachsendiagramme Mit zwei Y-Achsen und kategorialer X-Achse Mit zwei Y-Achsen und metrischer X-Achse Diagramm für Mehrfachantworten-Sets Erstellen von Diagrammen aus Grundelementen P-P- und Q-Q-Diagramme ROC-Kurve Sequenz-, Autokorrelations- und Kreuzkorrelationsdiagramme Regelkarten- und Pareto-Diagramme Layout von Grafiken gestalten Grundlagen der Grafikgestaltung im Diagramm-Editor Gestalten eines gruppierten Balkendiagramms Gestalten eines gruppierten Streudiagramms Gestalten eines Kreisdiagramms Grafiken per Grafiktafel-Vorlagenauswahl Grafiken erstellen Erstellen von geografischen Karten Verfügbare Grafiken und Karten Layout gestalten und Grafiken verändern Verschiedenes Drucken Das Menü Extras Datendatei-Informationen, Codebuch Anpassen von Menüs und Symbolleisten Ändern der Arbeitsumgebung im Menü Optionen Verwenden des Produktionsmodus SPSS-Ausgaben in andere Anwendungen übernehmen Übernehmen in ein Textprogamm (z.b. Word für Windows) Übernehmen in ein Tabellenkalkulationsprogramm Ausgabe exportieren Arbeiten mit mehreren Datenquellen Exakte Tests... 7 Anhang... 78

14 Inhaltsverzeichnis XV Literaturverzeichnis... 7 Sachverzeichnis... 79