Чому дорівнює матриця коваріації максимум


17

Як зазначено в цьому питанні, максимальний ранг коваріаційної матриці дорівнює де - розмір вибірки, і тому, якщо розмірність матриці коваріації дорівнює розміру вибірки, вона буде єдиною. Я не можу зрозуміти, чому ми віднімаємо від максимального рангу коваріаційної матриці.n 1 nn1n1n


1
Щоб отримати інтуїцію, подумайте про n=2 бали в 3D. Яка розмірність підпростори, в якій лежать ці точки? Чи можете ви їх розмістити на лінії (1D підпростір)? Або вам потрібен літак (2D підпростір)?
амеба каже, що повернеться до Моніки

Отже, ви розумієте, що n=2 призводить до коваріаційної матриці рангу 1? Гаразд, візьмемо n=3 бали. Чи можете ви бачити, що ви завжди можете розмістити їх на 2D площині?
амеба каже, що повернеться до Моніки

4
@amoeba ваш приклад був зрозумілий, але я не можу зрозуміти, який взаємозв'язок між примірною гіперплощиною у вашому прикладі та матрицею коваріації?
користувач3070752

Вибачте за затримку;)
користувач3070752

Відповіді:


20

Об'єктивний оцінювач вибіркової коваріантної матриці, заданий n точками даних xiRd є де ˉ x =xi/n- середнє значення по всіх точках. Позначимо(xi- ˉ x )якzi. 1

C=1n1i=1n(xix¯)(xix¯),
x¯=xi/n(xix¯)zi коефіцієнт не змінює ранг, і кожен доданок у сумі має (за визначенням) ранг1, тому суть питання полягає в наступному:1n11

Чому є ранг n - 1, а не ранг n , як здавалося б, тому що ми підсумовуємо n матриць рангів- 1 ?zizin1nn1

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.zizi=0n1ziznn1n111

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 = 1zi=0

zn=i=1n1zi,
i=1nzizi=i=1n1zizi+(i=1n1zi)zn=i=1n1zi(zizn).
n1n1

1n11n

n1x¯


0

Трохи коротше, я вважаю, пояснення виглядає так:

nmxnm

xmin(n,m)

nmz

z=xE[x]

min(n,m1)

i=1mzi=0

z

x

cov(x,x)=1m1zzT

rank(zzT)

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

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.