共分散行列 (variance-covariance matrix)

m 個の確率変数 X 1 X 2 , ・・・, X m n 個の確率変数 Y 1 Y 2 , ・・・, Y n があり,確率ベクトル

X = X 1 X 2 X m Y = Y 1 Y 2 Y n

とすると,共分散行列 Cov X , Y

Cov X , Y = E X μ X Y μ Y t

ただし

μ X = E X 1 E X 2 E X m = μ X 1 μ X 2 μ X m μ Y = E Y 1 E Y 2 E Y n = μ Y 1 μ Y 2 μ Y n

と定義される. Cov X , Y は以下のように書き換えられる.

Cov X , Y = E X μ X Y μ Y t

= E X 1 μ X 1 X 2 μ X 2 X m μ X m Y 1 μ Y 1 Y 2 μ Y 2 Y n μ Y n t

= E X 1 μ X 1 Y 1 μ Y 1 X 1 μ X 1 Y 2 μ Y 2 X 1 μ X 1 Y n μ Y n X 2 μ X 2 Y 1 μ Y 1 X 2 μ X 2 Y 2 μ Y 2 X 2 μ X 2 Y n μ Y n X m μ X m Y 1 μ Y 1 X m μ X m Y 2 μ Y 2 X m μ X m Y n μ Y n

= E X 1 μ X 1 Y 1 μ Y 1 E X 1 μ X 1 Y 2 μ Y 2 E X 1 μ X 1 Y n μ Y n E X 2 μ X 2 Y 1 μ Y 1 E X 2 μ X 2 Y 2 μ Y 2 E X 2 μ X 2 Y n μ Y n E X m μ X m Y 1 μ Y 1 E X m μ X m Y 2 μ Y 2 E X m μ X m Y n μ Y n

= Cov X 1 , Y 1 Cov X 1 , Y 2 Cov X 1 , Y n Cov X 2 , Y 1 Cov X 2 , Y 2 Cov X 2 , Y n Cov X m , Y 1 Cov X m , Y 2 Cov X m , Y n

Cov X , Y m×n 行列.共分散行列は正方行列でない場合もある.

Cov X , Y の性質

X m 次元確率ベクトル , Y n 次元確率ベクトル, A m 次正方行列, B n 次正方行列, a m 次元定数ベクトル , b n 次元定数ベクトル とする

 

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 最終更新日: 2026年7月11日