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다변량 정규분포

수학 & 통계 > 수리통계1 > 확률분포 정리 > 다변량 정규분포

기본 구조

f_{\underline{X}}(\underline{x}) = \dfrac{1}{2\pi}~|\Sigma|^{1/2}~ \exp \bigg\{ \frac{1}{2}~ (\underline{x} - \underline{\mu})^T ~\Sigma^{-1}~ (\underline{x} - \underline{\mu}) \bigg\}
  • 이변량처럼 벡터와 행렬로 정의한다.
    • 스칼라는 얇은 글씨체.
    • 벡터는 굵은 글씨체, 소문자 알파벳.
    • 행렬은 굵은 글씨체, 대문자 알파벳.
  • 다만, 이변량보다 좀 더 복잡해지는 부분이 있다.

삼변량 정규분포

\underline{X} = \begin{bmatrix} X_{1} \\ X_{2} \\ X_{3} \\ \end{bmatrix} \sim MN(\underline{\mu}, \Sigma)
  • 삼변량 정규분포의 공분산행렬

    \begin{align*} \Sigma &= \begin{bmatrix} var(X_{1}) & cov(X_{1}, X_{2}) & cov(X_{1}, X_{3})\\[10pt] cov(X_{1}, X_{2}) & var(X_{2}) & cov(X_{2}, X_{3})\\[10pt] cov(X_{1}, X_{3}) & cov(X_{2}, X_{3}) & var(X_{3}) \end{bmatrix} \\[40pt] &= \begin{bmatrix} \sigma_{1}^2 & \rho_{12}\sigma_{1}\sigma_{2} & \rho_{13}\sigma_{1}\sigma_{3} \\[10pt] \rho_{12}\sigma_{1}\sigma_{2} & \sigma_{2}^2 & \rho_{23}\sigma_{2}\sigma_{3} \\[10pt] \rho_{13}\sigma_{1}\sigma_{3} & \rho_{23}\sigma_{2}\sigma_{3} & \sigma_{3}^2 & \end{bmatrix} \end{align*}
  • 삼변량 분포부터는 상관계수 \rho 역시 단순히 1개가 아니다.