Derivando la matriz de dispersión total (dentro de la clase + entre clases)


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Estaba jugando con los métodos PCA y LDA y estoy atascado en un punto, tengo la sensación de que es tan simple que no puedo verlo.

Las matrices de dispersión dentro de clase ( SW ) y entre clases ( SB ) se definen como:

SW=∑i=1C∑t=1N(xti−μi)(xti−μi)T

SB=∑i=1CN(μi−μ)(μi−μ)T

La matriz de dispersión total se da como:ST

ST=∑i=1C∑t=1N(xti−μ)(xti−μ)T=SW+SB

donde C es el número de clases y N es el número de muestras son muestras, μ i es la media de la clase, μ es la media general.xμiμ

Mientras intentaba obtener , llegué a un punto en el que tenía:ST

(x−μi)(μi−μ)T+(μi−μ)(x−μi)T

como un término Esto debe ser cero, pero ¿por qué?


En efecto:

ST=∑i=1C∑t=1N(xti−μ)(xti−μ)T=∑i=1C∑t=1N(xti−μi+μi−μ)(xti−μi+μi−μ)T=SW+SB+∑i=1C∑t=1N[(xti−μi)(μi−μ)T+(μi−μ)(xti−μi)T]

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La respuesta es que estás sumando las desviaciones de los valores alrededor de su media y esa suma es cero. Pero, ¿qué son, precisamente, , m y m i ? ¿Cómo son m y estoy i relacionado con mu y mu i ? La calidad de las respuestas dependerá de la precisión con la que adivinemos, ¡pero nos está obligando a hacer muchas conjeturas! xmmimmiμμi
— whuber

@whuber: You are totally right, I revised my question.
— nimcap

Respuestas:


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If you assume

1N∑t=1Nxti=μi

Then

∑i=1C∑t=1N(xti−μi)(μi−μ)T=∑i=1C(∑t=1N(xti−μi))(μi−μ)T=0

and formula holds. You deal with the second term in the similar way.


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(+1) The second term, being the transpose of the first, must also be zero :-).
— whuber

@whuber, yes, that too :)
— mpiktas

Hi,i don't get why the assumption holds?Can someone explain that?
— Mvkt

1
@Mvkt It is not so much an assumption as the definition of μi I suppose. That is to say: μi is the mean of the observations in group i. I expect the answer uses 'assume' because the OP doesn't explain the notation, so we have to guess that the group mean is meant by μi.
— Vincent
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