¿Cómo encontrar la varianza entre puntos multidimensionales?


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Supongamos que tengo una matriz X que es n por p, es decir, tiene n observaciones, con cada observación en el espacio p-dimensional.

¿Cómo encuentro la varianza de estas n observaciones?

En el caso donde p = 1, solo necesito usar la fórmula de varianza regular. ¿Qué pasa con los casos donde p> 1?

Respuestas:


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Para una variable aleatoria -dimensional , tenemos la siguiente definición de la varianza:pX=(X1,…,Xp)⊺

Var(X)=E[(X−EX)(X−EX)⊺]=(Var(X1)…Cov(X1,Xp)⋮⋱⋮Cov(Xp,X1)…Var(Xp))

Es decir, la varianza de un vector aleatorio se define como la matriz que almacena todas las varianzas en la diagonal principal y las covarianzas entre los diferentes componentes en los otros elementos. La matriz de covarianza la muestra se calcularía luego conectando los análogos de muestra para las variables de población:p×p

1n−1(∑i=1n(Xi1−X¯⋅1)2…∑i=1n(Xi1−X¯⋅1)(Xip−X¯⋅p)⋮⋱⋮∑i=1n(Xip−X¯⋅p)(Xi1−X¯⋅1)…∑i=1n(Xip−X¯⋅p)2)
donde denota la ésima observación para la característica y la media muestral deXijijX¯⋅jjth característica. En resumen, la varianza de un vector aleatorio se define como la matriz que contiene las varianzas y covarianzas individuales. Por lo tanto, es suficiente calcular las varianzas y covarianzas de muestra para todos los componentes del vector individualmente.
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