(转载)协方差的意义
數(shù)學(xué)學(xué)了好多年,從學(xué)會(huì)解各種方程組到計(jì)算二重三重積分,從代數(shù)到幾何,從二維平面到三維空間,從線性代數(shù)到概率統(tǒng)計(jì)……學(xué)會(huì)了各種機(jī)械的解法,但很多基本概念的意義卻不知道。比如說我會(huì)很容易的求得一個(gè)矩陣的特征值跟特征向量,但是他們到底有什么含義,我們?yōu)槭裁匆笠粋€(gè)矩陣的特征值??一頭霧水。。
這是在做一個(gè)模式識(shí)別課堂老師布置的一個(gè)作業(yè)題時(shí)遇到的,協(xié)方差矩陣。突然想到協(xié)方差,實(shí)在忘記了它的意義。看到前人整理過詳細(xì)的解釋,做搬運(yùn)工沒意思,這里引用之,以供自己以后鞏固知識(shí)。
當(dāng) X, Y 的聯(lián)合分布像上圖那樣時(shí),我們可以看出,大致上有: X 越大 Y 也越大, X 越小 Y 也越小,這種情況,我們稱為“正相關(guān)”。
當(dāng)X, Y 的聯(lián)合分布像上圖那樣時(shí),我們可以看出,大致上有:X 越大Y 反而越小,X 越小 Y 反而越大,這種情況,我們稱為“負(fù)相關(guān)”。
當(dāng)X, Y 的聯(lián)合分布像上圖那樣時(shí),我們可以看出:既不是X 越大Y 也越大,也不是 X 越大 Y 反而越小,這種情況我們稱為“不相關(guān)”。
怎樣將這3種相關(guān)情況,用一個(gè)簡單的數(shù)字表達(dá)出來呢?
在圖中的區(qū)域(1)中,有 X>EX ,Y-EY>0 ,所以(X-EX)(Y-EY)>0;
在圖中的區(qū)域(2)中,有X<EX ,Y-EY>0 ,所以(X-EX)(Y-EY)<0;
在圖中的區(qū)域(3)中,有X<EX ,Y-EY<0 ,所以(X-EX)(Y-EY)>0;
在圖中的區(qū)域(4)中,有X>EX ,Y-EY<0 ,所以(X-EX)(Y-EY)<0。
當(dāng)X與Y正相關(guān)時(shí),它們的分布大部分在區(qū)域(1)和(3)中,小部分在區(qū)域(2)和(4)中,所以平均來說,有E(X-EX)(Y-EY)>0。
當(dāng)X與Y負(fù)相關(guān)時(shí),它們的分布大部分在區(qū)域(2)和(4)中,小部分在區(qū)域(1)和(3)中,所以平均來說,有(X-EX)(Y-EY)<0。
當(dāng)X與Y不相關(guān)時(shí),它們?cè)趨^(qū)域(1)和(3)中的分布,與在區(qū)域(2)和(4)中的分布幾乎一樣多,所以平均來說,有(X-EX)(Y-EY)=0。
所以,我們可以定義一個(gè)表示X, Y相互關(guān)系的數(shù)字特征,也就是協(xié)方差
cov(X, Y) = E(X-EX)(Y-EY)。
當(dāng)cov(X, Y)>0時(shí),表明X與Y正相關(guān);
當(dāng)cov(X, Y)<0時(shí),表明X與Y負(fù)相關(guān);
當(dāng)cov(X, Y)=0時(shí),表明X與Y不相關(guān)。
這就是協(xié)方差的意義。
轉(zhuǎn)載于:http://bbs.mathchina.com/cgi-bin/topic.cgi?forum=5&topic=14444(感謝原作者)
總結(jié)
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