Об'єктивний оцінювач вибіркової коваріантної матриці, заданий n точками даних xi∈Rd є де ˉ x =∑xi/n- середнє значення по всіх точках. Позначимо(xi- ˉ x )якzi. 1
C=1n−1∑i=1n(xi−x¯)(xi−x¯)⊤,
x¯=∑xi/n(xi−x¯)zi коефіцієнт не змінює ранг, і кожен доданок у сумі має (за визначенням) ранг
1, тому суть питання полягає в наступному:
1n−11
Чому є ранг n - 1, а не ранг n , як здавалося б, тому що ми підсумовуємо n матриць рангів- 1 ?∑ziz⊤in−1nn1
Відповідь - це відбувається тому, що не є незалежними. За побудовою ∑ z i = 0 . Отже, якщо ви знаєте n - 1 з z i , то остання z n остаточно визначається; ми не підсумовуємо n незалежних ранг 1 матриць, ми підсумовуємо лише n - 1 незалежну ранг - 1 матрицю, а потім додаємо ще одну матрицю рангу - 1 , повністю лінійно визначену рештою. Останнє доповнення не змінює загального рангу.zi∑zi=0n−1ziznn1n−111
Це ми можемо побачити безпосередньо, якщо переписати як z n = - n - 1 ∑ i = 1 z i , а тепер підключити його до вищенаведеного виразу: n ∑ i = 1 z i z ⊤ i = n - 1 ∑ i = 1 z i z ⊤ i + ( - n - 1 ∑ i = 1∑zi=0
zn=−∑i=1n−1zi,
∑i=1nziz⊤i=∑i=1n−1ziz⊤i+(−∑i=1n−1zi)z⊤n=∑i=1n−1zi(zi−zn)⊤.
n−1n−1
1n−11n
n−1x¯