Neden iz


13

modelinde y=Xβ+ϵ, β normal denklemini : kullanarak tahmin edebiliriz

β^=(X′X)−1X′y,
ve alabilir y =x p .
y^=Xβ^.

Artıkların vektörü şu şekilde tahmin edilir:

ϵ^=y−Xβ^=(I−X(X′X)−1X′)y=Qy=Q(Xβ+ϵ)=Qϵ,

burada

Q=I−X(X′X)−1X′.

Benim sorum tr ( Q ) = n - p sonucunun nasıl elde edileceği .

tr(Q)=n−p.

Yanıtlar:


12

Sonuç sadece vektör uzaylarının boyutlarını sayar. Ancak, genellikle doğru değildir.

Lineer transformasyon matrisi ile temsil edilen matris çarpım göstermek en temel özellikleri tatminH=X(X′X)−X′

H2=(X(X′X)−X′)2=X(X′X)−(X′X)(X′X)−X′=H,

projeksiyon operatörü olarak sergilemek . Bu nedenle tamamlayıcısı

Q=1−H

(soruda verildiği gibi) de bir projeksiyon operatörüdür. izi h derecesi (aşağıya bakınız), Q'nun izi n - h'ye eşittir .HhQn−h

Formülünden iki doğrusal dönüşüm J = ( X ′ X ) - X ′ ve X'in kendisinin bileşimi ile ilişkili matris olduğu açıktır . (İlk J ) dönüştüren , n -vector y içine s -vector p . İkinci ( X ) a, dönüşümdür R, p için R , n verilen y = x βH

J=(X′X)−X′
XJnypβ^XRpRny^=Xβ^. Bu seviye, bir en küçük kareler ortamda her zaman bu iki boyutta, daha küçük geçemez (ancak daha az olabilir , p her, J tam sıralı değildir). Sonuç olarak, H = X J bileşiminin sırası X derecesini aşamaz . Doğru sonuç ,ppJH=XJX

tr(Q)=n−pJn≥tr(Q)≥n−pβ

JX′X


Geometrik yorum

HnyXQ=1−Hny

y=H(y)+Q(y),
XpXpHpQn−pn−p

Doğrusal Cebir Arka Plan

VRnP:V→VVP2=PQ=1−P

Q2=(1−P)2=1−2P+P2=1−2P+P=Q.

v∈Im(P)v=P(w)w∈V

w=P(v)=P2(v)=P(P(v))=P(w).

PV

ker(P)={v∈v|P(v)=0}
Im(P)={v∈v|∃w∈VP(w)=v}.
v∈V
v=w+u
w∈Im(P)u∈Ker(P)E∪FVE⊂Ker(P)F⊂Im(P)VPPEPFffFfPf×1=fP

1−P1nVP

Bu sonuçlar , bir izdüşüm izinin rütbesine eşit olduğu iddiası ile özetlenebilir .


Çok teşekkürler. Cevabınızdan çok fazla bilgi öğrendim.
— zhushun0008

19

@Dougal zaten bir cevap verdi, ama işte bir tane daha, biraz daha basit.

İlk olarak, gerçeğini . Böylece şunu elde ederiz:Şimdi bir bir özdeşlik matrisi, yani . Şimdi yani izin döngüsel permütasyonlar altında değişmez olduğu gerçeğini kullanalım . Yani,Ne zaman çok-katlı ile , bir elde olan izidir kimlik matrisi, . Yani şunu elde ederiz:tr(A−B)=tr(A)−tr(B)

tr(Q)=tr(I)−tr(X(X′X)−1X′).
In×ntr(I)=ntr(AB)=tr(BA)
tr(Q)=n−tr((X′X)−1(X′X)).
(X′X)−1(X′X)p×pp
tr(Q)=n−p.

6

ve tam rütbeli olduğunu varsayın .n≤pX

Kompakt tekil değer ayrışmasını düşünün , burada çapraz ve , (ancak en fazla sırada olduğunu unutmayın , bu yüzden ). SonraX=UΣVTΣ∈Rp×pU∈Rn×p,V∈Rp×pUTU=VTV=VVT=IpUUTpIn

X(XTX)−1XT=UΣVT(VΣUTUΣVT)−1VΣUT=UΣVT(VΣ2VT)−1VΣUT=UΣVTVΣ−2VTVΣUT=UUT.

Şimdi, bir matris vardır şekilde üniter. Biz yazabilir Bu form, pozitif semidefinite olduğunu ve geçerli bir svd olduğu ve tekil değerler kare simetrik bir matris için özdeğerlerin karesi olduğu için, özdeğer 1 (çokluk ) ve 0 olduğunu da belirtir. (çokluk ).U2∈Rn×n−pUn=[UU2]QQn-ppQn-p

I−X(XTX)−1XT=UnUnT−UUT=Un(In−[Ip000])UnT=Un[000In−p]UnT.
QQn−ppQn−p.
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.