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huzhikuizainali
V2EX  ›  数学

“随机向量的线性组合”的方差可以表示为矩阵乘积,背后隐藏的数学原理是什么?

  •  
  •   huzhikuizainali · 225 天前 · 1199 次点击
    这是一个创建于 225 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    pFOajTf.jpg

    截图 pFOa5FO.jpg

    pFOaztS.jpg

    pFOaofe.jpg

    5 条回复
    yxd19
        1
    yxd19  
       225 天前
    你截图中不就是二维情形下的严格证明吗?
    yxd19
        2
    yxd19  
       225 天前
    为方便,假设随机向量 x 满足 Ex=0 。此时,Var(x)=E(xx')。对于任意的向量或者矩阵 c ,由于 E(c'x)=c'Ex=0 ,所以有 Var(c'x) = E(c'xx'c)。再根据 E 的线性性,E(c'xx'c)=c'E(xx')c=c'Var(x)c 。

    之所以把 Var(x)定义成 E((x-Ex)(x-Ex)')(而不是像 E((x-Ex)'(x-Ex))之类的东西)是因为 E((x-Ex)(x-Ex)')中包含了随机向量 x 的所有二阶信息。
    huzhikuizainali
        3
    huzhikuizainali  
    OP
       224 天前
    @yxd19 谢谢你的解答。令我很受启发。
    关于你的解答推导过程有一点不太理解。
    “假设随机向量 x 满足 Ex=0 。此时,Var(x)=E(xx')”-----这里需要明确一下 x=[x1,x2] !因此 xx' 是一个左横右竖的向量乘积形式!。但是根据你的推导。到了“再根据 E 的线性性,E(c'xx'c)=c'E(xx')c=c'Var(x)c ” 此时 xx'还是左横右竖的向量相乘的形式。这样确实得到 Var(x)。可是这就与截图 1 中公式 2-42 不一样了。2-42 Σ是协方差矩阵,而非方差!方差是一个实数而非矩阵。
    huzhikuizainali
        4
    huzhikuizainali  
    OP
       224 天前
    @yxd19 我想明白了,谢谢你的帮助。请问你在哪本书上看到相关内容的,可以分享一下么?
    yxd19
        5
    yxd19  
       223 天前   ❤️ 1
    @huzhikuizainali 有的人把随机向量的协方差矩阵也叫它的方差[1]。具体的书推荐不出来了...

    [1] 维基 Covariance_matrix
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