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协方差矩阵,最好的例子

有一组数据(如下),分别为二维向量,这四个数据对应的协方差矩阵是多少?
解答:
由于数据是二列(X的列数),所以协方差矩阵是一个2*2的矩阵,矩阵的每个元素为:
元素(i,j) = (第i 维所有元素- 第i 维的均值) * (第j 维所有元素- 第j 维的均值) 除以(第i or j 维元素个数(X的行数)-1)。

其中「*」代表向量内积符号,即两个向量求内积,对应元素相乘之后再累加。

我们首先列出第一维:
D1: (1,3,4,5) 均值:3.25
D2: (2,6,2,2) 均值:3
下面计算协方差矩阵第(1,2)个元素:
元素(1,2)=(1-3.25,3-3.25,4-3.25,5-3.25)*(2-3,6-3,2-3,2-3)/3=-1/3=-0.3333
类似的,我们可以把X对应的协方差矩阵各个元素都计算出来:
总结一下协方差矩阵的特点:
•协方差矩阵是对称阵。

•对角线元素(i,i)为数据第i 维的方差。

•非对角线元素(i,j)为第i 维和第j 维的协方差。

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