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协方差矩阵

作者:教育百科书

在统计学与概率论中,协方差矩阵的每个元素是各个向量元素之间的协方差,是从标量随机变量到高维度随机向量的自然推广。

协方差矩阵概念

为n维随机变量,称矩阵

为n维随机变量

的协方差矩阵(covariance matrix),也记为

,其中

的分量

的协方差(设它们都存在)。

例如,二维随机变量

的协方差矩阵为

其中

由于

,所以协方差矩阵为对称非负定矩阵。

协方差矩阵性质

协方差矩阵具有如下性质:

(1)

.

(2)

,其中A是矩阵,b是向量。

(3)

协方差矩阵应用

协方差矩阵可用来表示多维随机变量的概率密度,从而可通过协方差矩阵达到对多维随机变量的研究。以二维随机变量

为例,由于

引入矩阵

的协方差矩阵

由此可得

由于

于是

的概率密度

此式可以推广到n维正态分布的情形。

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