协方差与相关系数

概述

协方差(Covariance)和相关系数(Correlation Coefficient)用于描述两个随机变量之间的线性相关程度,是多维随机变量分析的核心工具。


一、协方差

定义

协方差

为二维随机变量, 存在,称 协方差

计算公式

性质

性质公式
对称性
与方差的关系
线性性
相加性

二、相关系数

定义

皮尔逊相关系数

,称 相关系数

性质

性质说明
取值范围
完全线性相关(
不相关(无线性关系)
正相关
负相关

三、独立性与不相关

关键区别

  • 独立 不相关(对任意分布都成立)
  • 不相关 独立(一般情况下)

唯一例外:二维正态分布中,不相关 独立。


四、协方差矩阵

对于 维随机变量 ,定义协方差矩阵

性质:

  • 对称半正定矩阵
  • 对角线元素为各分量的方差
  • 非对角线元素为两两协方差

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