Covariance Matrix
2021-10-29
https://janakiev.com/blog/covariance-matrix/
Variance, Covariance
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Variance measures the variation of a single random variable (like height of a person in a population)
σx2=E(n−11i=1∑n(xi−xˉ)2)
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Whereas covariance is a measure of how much two random variables vary together (like the height of a person and the weight of a person in a population)
σ(x,y)=E(n−11i=1∑n(xi−xˉ)(yi−yˉ))
所以方差也可以看作一个随机变量自己与自己的协方差:
σx2=n−11i=1∑n(xi−xˉ)(xi−xˉ)=σ(x,x)
协方差矩阵
Wikipedia:
假设
X是以
n个随机变量组成的列向量,
X=⎣⎢⎢⎢⎢⎡X1X2⋮Xn⎦⎥⎥⎥⎥⎤
并且
μi是
Xi的期望值,即,
μi=E(Xi)。协方差矩阵的第
(i,j)項(第
(i,j)項是一个协方差)被定义为如下形式:
Σij=cov(Xi,Xj)=E[(Xi−μi)(Xj−μj)]
而协方差矩阵为:
Σ=E[(X−E[X])(X−E[X])T]
=⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎡E[(X1−μ1)(X1−μ1)]E[(X2−μ2)(X1−μ1)]⋮E[(Xn−μn)(X1−μ1)]E[(X1−μ1)(X2−μ2)]E[(X2−μ2)(X2−μ2)]⋮E[(Xn−μn)(X2−μ2)]⋯⋯⋱⋯E[(X1−μ1)(Xn−μn)]E[(X2−μ2)(Xn−μn)]⋮E[(Xn−μn)(Xn−μn)]⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎤
矩阵中的第
(i,j)个元素是
Xi与
Xj的协方差
进一步
矩阵的奇异值分解可以将数据还原为普通的形式, 这在LDA等许多算法中都有应用
进一步可以阅读以下文章:
https://janakiev.com/blog/covariance-matrix/
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