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Evaluation des matrices de variance-covariance des sections efficaces nucléaires issues du modèle optique (Rapport CEA)

Mathieu Brassart
CEA Saclay, Direction des systèmes d'information

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Matrice de variance-covariance

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Une matrice de variance-covariance est une matrice carrée caractérisant les interactions (linéaires) entre p variables aléatoires X_1,\dots,X_p\,.

Sommaire

[] Définition

La matrice de variance-covariance (ou simplement matrice de variance) d'un vecteur de p variables aléatoires \vec X=\begin X_1  \\ \vdots\\ X_p \end est la matrice carrée dont le terme générique est donné par:

a_=\textrm\left(X_i,X_j\right)


La matrice de variance-covariance, notée parfois \boldsymbol\Sigma, est définie donc comme:

Définition ? \Sigma_X\equiv\operatorname(\vec X) \equiv \operatorname((\vec X-\operatorname(\vec X))(\vec X-\operatorname(\vec X))^T)

En développant les termes:

\Sigma_X=\operatorname(\vec X)
=
\operatorname\begin X_1  \\ \vdots\\ X_p \end
=
\begin 
\operatorname(X_1) & \operatorname(X_X_) &  \cdots & \operatorname(X_X_) \\
\operatorname(X_X_) & \ddots & \cdots & \vdots\\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\
\operatorname(X_X_) & \cdots & \cdots&  \operatorname(X_p) 
\end
=
\begin 
\sigma^2_ & \sigma_x_} &  \cdots & \sigma_x_} \\
\sigma_x_} & \ddots & \cdots & \vdots\\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\
\sigma_x_} & \cdots & \cdots&  \sigma^2_ 
\end



[] Propriétés

  • La matrice est symétrique matrice symétrique, étant donné la propriété que \operatorname(X, Y) = \operatorname(Y, X), .
  • Ses valeurs propres sont positives ou nulles. Lorsqu'il n'existe aucune relation affine presque sûre entre les composantes du vecteur aléatoire, la matrice \boldsymbol est à valeurs propres strictement positives : elle est définie positive.
  • Les éléments de sa diagonale représentent la variance de chaque variable, étant donné la propriété que: \operatorname(X, X) = \operatorname(X)
  • Les éléments en dehors de la diagonale représentent la covariance entre les variables i et j  \quad i \neq j.


[] Estimation

Un estimateur non-biaisé de la matrice de variance-covariance peut être obtenu par:

\operatorname{\widehat }(\vec X)= {1 \over }\sum_^n (\vec X_i-\overline})(\vec X_i-\overline})^T
\overline{\vec X}={1 \over }\sum_^n \vec X_i est le vecteur des moyennes empiriques.

L'estimateur du maximum de vraisemblance, sous l'hypothèse que X suit une loi normale multidimensionnelle, vaut par contre:

\operatorname{\widehat }(\vec X)={1 \over n}\sum_^n (\vec X_i-\overline{\vec X})(\vec X_i-\overline{\vec X})^T.

Dans le cas où les données sont générées par une loi normale multidimensionnelle, l'estimateur du maximum de vraisemblance suit une loi de Wishart (en)

[] Utilisation en statistique

La matrice de variance-covariance est un outil essentiel pour l'analyse multivariée:

[] Test sur la matrice de variance-covariance

Le test de sphéricité de Bartlett permet de déterminer si les composantes hors de la diagonale de la matrice sont différentes de zéro, i.e. si il y a une relation entre les différentes variables prises en considération.

[] Voir aussi

 

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La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice de variance-covariance
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