Kovaryans matrisinin sırası neden en fazla ?


17

Belirtildiği gibi , bu sorunun, kovaryans matrisinin en sıralaması olan burada örnek boyutu ve bu yüzden kovaryans matrisi boyutu örnek büyüklüğü eşit ise, bu tekil olur. Neden kovaryans matrisinin maksimum rütbesinden çıkardığımızı anlayamıyorum .n 1 nn1n1n


1
Sezgiyi elde etmek için 3D'de n=2 puan düşünün . Bu noktaların içinde bulunduğu altuzayın boyutu nedir? Onları bir hatta (1D altuzay) sığdırabilir misiniz? Yoksa bir uçağa mı ihtiyacınız var (2D altuzay)?
amip, Reinstate Monica'ya

Yani n=2 1. sıra kovaryans matrisine yol açtığını anlıyor musunuz? Tamam, n=3 puan alalım . Onları her zaman bir 2B uçağa sığabileceğini görebiliyor musun?
amip, Reinstate Monica'ya

4
@amoeba örneğiniz açıktı, ancak örneğinize hiper düzlem yerleştirme ile kovaryans matrisi arasındaki ilişkinin ne olduğunu anlayamıyorum?
user3070752

Gecikme için özür dilerim;)
user3070752

Yanıtlar:


20

Örnek olarak verilen kovaryans matrisinin tarafsız tahmin veri noktaları x iR, D olan = 1nxiRdburada ˉ x =xi/ntüm noktaların ortalamasıdır. (Xi- ˉ x ) 'iziolarakgösterelim. 1

C=1n1i=1n(xix¯)(xix¯),
x¯=xi/n(xix¯)zi faktörü sıralamayı değiştirmez ve toplamdaki her bir terimin (tanımı gereği) sıralaması1'dir, bu nedenle sorunun özü aşağıdaki gibidir:1n11

Neden gelmez var rank n - 1 ve rütbe değil , n biz toplayarak çünkü o, göründüğü gibi n rank- 1 matrisler?zizin1nn1

Cevap, bağımsız olmadığı için olur . Yapım aşamasında, z i = 0 . Bildiğiniz Yani eğer n - 1 ve z ı , ardından son kalan z n tamamen belirlenir; Biz toplanmasıyla değildir , n , bağımsız rank- 1 matrisler, yalnızca toplanmasıyla edilir , n - 1 bağımsız rank- 1 matrisler ve daha sonra bir kere daha rank- ilave 1 tam doğrusal geri kalanı tarafından belirlenir matrisi. Bu son ekleme genel rütbeyi değiştirmez.zizi=0n1ziznn1n111

Biz yeniden, doğrudan görebilirsiniz olarak z , n = - n - 1 Σ i = 1 , Z i , ve hemen yukarıda ifade takın: n Σ i = 1 Z i z i = N - 1 i = 1 z i z i + ( - n - 1 i = 1zi=0

zn=i=1n1zi,
Şimditoplamdasadece n - 1 terimi kalmıştır ve toplamın en fazla n - 1 derecesine sahip olabileceği açıktır.
i=1nzizi=i=1n1zizi+(i=1n1zi)zn=i=1n1zi(zizn).
n1n1

Bu sonuç, bu arada, neden kovaryans tahmincisi faktörün neden olduğunu ima ve1değil1n1 .1n

Yukarıdaki yorumlarda bahsettiğim geometrik sezgi, bir kişinin 2B'deki iki noktaya her zaman 1D çizgisi sığabilmesi ve 3B'deki 3 noktaya her zaman 2B düzlemi sığabilmesidir, yani altuzayın boyutu her zaman ; bu sadece işe yarar çünkü bu çizginin (ve düzlemin) noktalarımıza uyması için "hareket ettirilebileceğini" varsayıyoruz. "Konumlandırma" bu hat (ya da düzlem) içinden geçecek şekilde ˉ X yukarıda cebirsel argüman merkezleme eşdeğerdir.n1x¯


0

Biraz daha kısa, inanıyorum ki, açıklama şöyle:

Örnek veri noktalarının n x m matrisi x matrisini tanımlayalım , burada n bir değişken sayısıdır ve m her değişken için birkaç örnektir . Diyelim ki değişkenlerin hiçbiri doğrusal olarak bağımlı değil.

Sıralaması x olan min(n,m) .

Rwwise merkezli değişkenlerin n x m matris z matrisini tanımlayalım :

z=xE[x]

min(n,m1)

i=1mzi=0

z

x

cov(x,x)=1m1zzT

rank(zzT)

rank(zzT)=rank(z)=min(n,m1)

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.