Collegamento tra varianza e distanze a coppie all'interno di una variabile


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Per favore, prova che se abbiamo due variabili (uguale dimensione del campione) e e la varianza in è maggiore rispetto a , allora anche la somma delle differenze al quadrato (cioè, distanze euclidee quadrate) tra i punti di dati all'interno di è maggiore di che entro .Y X Y X YXYXYXY


1
Per favore chiarisci: quando dici varianza , intendi varianza campione ? Quando dici la somma delle differenze quadrate intendi ∑i,j(xi−xj)2 ?
— cardinale il

9
Supponendo quanto precede: valutando attentamente gli elementi nel periodo incrociato. Immagino che tu possa colmare le (piccole lacune). Il risultato segue quindi in modo banale.
∑i,j(xi−xj)2=∑i≠j((xi−x¯)−(xj−x¯))2=2n∑i=1n(xi−x¯)2,
— cardinale il

2
C'è anche un modo per farlo "senza" alcun calcolo considerando il fatto che se e X 2 sono iid da F (con una varianza ben definita), allora E ( X 1 - X 2 ) 2 = 2 V a r ( X 1 ) . Tuttavia, richiede una comprensione leggermente più solida dei concetti di probabilità. X1X2FE(X1−X2)2=2Var(X1)
— cardinale il

1
Per una domanda correlata, ho usato una visualizzazione di ciò che sta accadendo qui in una risposta su stats.stackexchange.com/a/18200 : le differenze al quadrato sono aree di quadrati.
— whuber

1
@whuber: molto bello. In qualche modo mi ero perso questa tua risposta lungo la strada.
— cardinale il

Risposte:


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Solo per fornire una risposta "ufficiale", per integrare le soluzioni delineate nei commenti, avviso

  1. Nessuno di , Var ( ( Y i ) ) , ∑ i , j ( X i - X j ) 2 o ∑ i , j ( Y i - Y j ) 2 vengono modificati spostando tutte le X i uniformemente a X i - μ per una costante μ o spostando tutto YVar⁡((Xi))Var⁡((Yi))∑i,j(Xi−Xj)2∑i,j(Yi−Yj)2XiXi−μμ to Y i - ν per qualche costante ν . Quindi possiamo supporre che tali spostamenti siano stati eseguiti per rendere ∑ X i = ∑ Y i = 0 , da cui Var ( ( X i ) ) = ∑ X 2 i e Var ( ( Y i ) ) = ∑ Y 2 i .YiYi−νν∑Xi=∑Yi=0Var⁡((Xi))=∑Xi2Var⁡((Yi))=∑Yi2

  2. Dopo aver eliminato i fattori comuni da ogni lato e utilizzando (1), la domanda chiede di mostrare che implica ∑ i , j ( X i - X j ) 2 ≥ ∑ i , j ( Y i - Y j ) 2 .∑Xi2≥∑Yi2∑i,j(Xi−Xj)2≥∑i,j(Yi−Yj)2

  3. La semplice espansione dei quadrati e il riordino delle somme danno con un risultato simile per il Y s'.

    ∑i,j(Xi−Xj)2=2∑Xi2−2(∑Xi)(∑Xj)=2∑Xi2=2Var⁡((Xi))
    Y

La prova è immediata.

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