Wishart分布引论

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出版者:科学出版社
作者:刘金山
出品人:
页数:287
译者:
出版时间:2005-3
价格:46.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030146311
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《Wishart分布引论》系统地给出Wishart统计分布理论的一些基本结果,并在此基础上介绍一些现代发展结果。主要内容有:作为预备介绍常用的矩阵代数知识。引进微分外积形式工具,并介绍Haar不变测度和矩阵积分。讨论多元正态和矩阵正态分布,并由此引进中心Wishart分布,讨论它的性质、矩量、Bartlett分解和特征值的联合分布,并介绍逆Wishart分布和矩阵R分布;通过带状多项式矩阵变量超几何函数引进非中心Wishart分布,讨论它的性质和特征值的分布;将Wishart分布理论推广到球对称矩阵分布,讨论与其相关的矩阵t和F分布;一般地讨论正态矩阵二次型的分布,并给出其密度的级数表达形式。

《Wishart分布引论》可作为概率统计、生物统计和计量经济等相关学科专业的高年级本科生、硕士或博士研究生教材,也可作为高校教师、研究人员和科技人员的科研参考书。

概率之河的源头:探索广义统计模型的基石 本书深入剖析了统计学领域中一类至关重要且应用广泛的概率分布——Wishart分布。然而,本书的重点并非对该特定分布的详尽介绍,而是将其置于更宏大的统计推断框架中进行审视。我们将通过考察一系列经典和现代的统计模型,特别是那些涉及多元数据结构、协方差矩阵估计以及随机矩阵理论的领域,来理解Wishart分布作为这些模型核心构建模块的地位。本书旨在为读者提供一个理解“为什么”Wishart分布如此重要,以及在不同应用场景下如何构建和分析依赖于它的复杂系统的理论基础。 第一部分:经典统计模型的基石与内在结构 统计推断的基石在于对数据中潜在结构和不确定性的精确量化。本书的第一部分将从基础的多元正态分布(Multivariate Normal Distribution, MVN)讲起,这是许多高级统计模型的前提。我们将详细探讨MVN的特征,尤其是其协方差矩阵$Sigma$的重要性。$Sigma$不仅描述了变量间的线性关系,更是数据分散程度的几何体现。 随后,我们将引入样本协方差矩阵 $S$。在实际数据分析中,我们无法直接观测到真实的总体协方差矩阵 $Sigma$,只能通过有限样本来估计它。而样本协方差矩阵 $S$ 的采样分布,正是本书探究的核心领域之一的入口。我们将侧重于考察在假设数据来自多元正态总体时,$S$ 的分布特性。 这部分内容将重点阐述统计学家们如何从MVN的二次型形式出发,推导出这种样本协方差矩阵的特定性质。这种性质,即其与Wishart分布的深刻关联,是理解高维数据分析中所有后续推断的基础。我们将解析其密度函数的构成要素,以及它如何体现样本对总体协方差矩阵的“估计误差”的结构。 我们不会直接定义Wishart分布,而是通过考察二次型统计量的分布来间接探讨其重要性。例如,在线性判别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)中,我们需要比较不同类别间的协方差矩阵的相似性或差异性。这些比较本质上依赖于对这些矩阵的统计特性的掌握。通过对样本协方差矩阵的二次型变换(如矩阵的迹或行列式)的分析,我们可以构建检验统计量,这些检验统计量的零假设分布往往需要依赖对协方差矩阵采样的深入理解。 第二部分:随机矩阵理论与大维度的挑战 随着数据规模的爆炸式增长,特别是当维度 $p$ 接近甚至超过样本量 $n$ 时,传统的统计方法面临严峻挑战。第二部分将转向随机矩阵理论(Random Matrix Theory, RMT)的视角,来审视当协方差矩阵的维度非常高时,样本协方差矩阵的行为会发生何种根本性的变化。 我们将探讨经验特征值分布(Empirical Eigenvalue Distribution)的概念。对于一个高维样本协方差矩阵,其特征值揭示了数据中主要变异方向和信息量。在小维度情景下,这些特征值的性质相对直观;然而,在大维度极限下,特征值的行为开始遵循确定的律,而非随机波动。 这部分内容将聚焦于如何使用工具来分析这些高维矩阵的谱结构。我们将考察矩阵的奇异值和特征值的渐近行为。这些分析对于理解主成分分析(PCA)在高维数据中的有效性至关重要。PCA的本质是通过寻找最大的特征值对应的特征向量来降维,而这些特征值的统计可靠性直接取决于其背后的矩阵结构及其分布的性质。我们将讨论如何评估在随机扰动下,最大的特征值是否能够稳定地反映真实数据中的信号。 我们还将引入对矩阵的行列式的考察,尤其是在评估协方差矩阵的奇异性或信息量时的应用。行列式是衡量矩阵体积的指标,在多元统计中,它与信息量的概念紧密相连。我们将探讨在$p>n$的“奇异”区域,这些矩阵的行列式如何趋近于零,以及这种特性如何影响多元模型的识别和估计。 第三部分:贝叶斯视角下的结构估计与模型选择 本书的第三部分将从贝叶斯统计的角度重新审视协方差矩阵的估计问题。在贝叶斯框架下,协方差矩阵 $Sigma$ 本身被视为一个随机变量,我们需要为其指定一个先验分布。 我们将详细讨论在多元正态模型下,与Wishart分布具有共轭关系的逆Wishart分布(Inverse Wishart Distribution)。理解这种共轭关系是进行贝叶斯推断的关键。它允许我们在给定数据后,后验分布仍然保持在一个可解析的形式内。 这部分内容将侧重于应用,而非基础定义的重复。我们将探讨如何利用逆Wishart分布来构建贝叶斯协方差矩阵估计。例如,在金融时间序列分析中,我们经常需要估计资产收益率的协方差矩阵。一个不恰当的估计可能导致投资组合的风险被严重低估。贝叶斯方法通过引入先验信息(例如对矩阵结构的假设,如稀疏性或低秩性),可以平滑由有限样本带来的估计波动。 我们还将讨论基于这种结构估计的模型选择和模型平均技术。如何根据后验证据来判断哪个协方差矩阵结构(例如,是否是低秩的,或者是否稀疏的)更能解释数据?我们将考察如何利用边缘似然或后验模型因子来评估不同结构假设下的模型的证据强度。 总结与展望 本书的整体叙事线索是:从最基本的多元正态分布出发,考察其样本协方差矩阵的统计分布特性,理解这种特性在高维随机矩阵理论中的演变,最终将其应用于贝叶斯框架下的复杂结构估计。我们不旨在提供Wishart分布的教科书式定义,而是通过应用场景和理论推导,揭示协方差结构在现代统计推断中的核心地位,以及支撑这些推断的随机矩阵特性的深度复杂性。读者在阅读完本书后,应能从一个更广阔、更结构化的视角来理解和应用涉及多元数据分析的复杂统计工具。

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用户评价

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在地理空间统计学中,数据的空间相关性是分析的关键,而描述这种空间相关性的协方差矩阵,其分布特性往往影响着模型的选择和推断的可靠性。Wishart分布,作为一种描述正定对称随机矩阵的概率分布,在这一领域有着重要的应用潜力。我抱着极大的兴趣,翻开了《Wishart分布引论》,期待它能为我提供清晰的指引。我希望书中能够深入讲解Wishart分布的定义,不仅仅是给出数学公式,更能解释其统计学意义,例如它如何捕捉空间数据的变异性和相关性。Wishart分布的参数,特别是自由度参数,它在空间统计中是如何解释的?它对空间协方差矩阵的估计精度有何影响?我非常期待书中能通过具体的地理空间数据的例子,来展示参数对分布形态的影响。Wishart分布的重要性质,如其期望、方差、以及在不同参数下的分布特征,这些对于我理解空间数据的统计规律至关重要。我希望书中能系统地梳理这些性质,并给出清晰的解释。此外,Wishart分布在空间统计模型中的应用,例如在地理加权回归、贝叶斯空间模型等方面的应用,这些都是我非常感兴趣的内容。如果书中还能介绍Wishart分布在实际应用中的数值计算方法,或者与其他空间统计模型的联系,那将是对我研究工作非常有益的补充。这本书,我期望它能成为我深入理解Wishart分布,并将其有效应用于地理空间数据分析的坚实起点。

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对于从事生物统计和流行病学研究的我来说,研究多种基因的表达量、或者不同地区疾病的发病率,经常需要处理高维的协方差矩阵。Wishart分布,作为描述这类协方差矩阵的概率分布,是我一直想要深入理解的工具。我满心期待地翻开了《Wishart分布引论》,希望能在这本书中找到答案。《Wishart分布引论》对我来说,不仅仅是关于一个数学分布的介绍,更是关于如何理解和分析多维生物医学数据背后潜在关联性的钥匙。我期待书中能够从Wishart分布的起源讲起,解释它为什么会自然地出现在描述协方差矩阵的场景中。然后,关于Wishart分布的数学定义,我希望能够看到清晰的推导过程,以及对各个参数的直观解释。比如,那个“自由度”参数,它在生物医学语境下到底代表了什么?它如何影响我们对基因表达相关性或者疾病传播模式的理解?我希望书中能通过一些实际的生物统计学例子,比如基因芯片数据或者传染病传播数据的协方差矩阵,来直观地展示Wishart分布的形态和参数的意义。Wishart分布的各种统计性质,例如它的期望、方差、以及在样本量变化时的渐近行为,这些对于我进行统计推断和模型构建至关重要。我希望书中能系统地梳理这些性质,并解释它们在生物统计学研究中的实际意义。这本书,我期望它能够成为我理解Wishart分布的坚实基础,让我能够更自信地运用Wishart分布来分析和解释我研究中的复杂数据。

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在语音和音频信号处理领域,声音信号的频谱特性往往可以通过其协方差矩阵来捕捉,而Wishart分布,作为一种描述这类矩阵的概率模型,对我来说,是一直想要深入探索的领域。《Wishart分布引论》这本书的出现,正是我所期盼的。我希望这本书能够以一种非常直观且易于理解的方式,介绍Wishart分布的数学定义,而不仅仅是给出冷冰冰的公式。更重要的是,我希望书中能够详细阐述Wishart分布的概率解释,比如它究竟是如何从实际的语音信号数据中产生的,它所描述的协方差矩阵的统计特性是什么。Wishart分布的参数,特别是“自由度”这个参数,我猜测它与我们采集到的语音样本的数量或者信号的复杂度有关,但我希望书中能给出更明确的解释,以及它如何影响我们对语音信号的分析结果。我期待书中能够提供一些可视化图示,展示不同参数下Wishart分布的形状变化,让我能够更直观地理解这些参数的意义。Wishart分布在语音信号处理中的实际应用,例如在谱估计、语音增强、声纹识别等方面的应用,这些都是我非常感兴趣的内容。我希望书中能介绍一些Wishart分布在这些领域的典型案例,并解释Wishart分布是如何帮助我们解决实际问题的。此外,如果书中还能涉及到Wishart分布的数值计算方法,或者它与其他统计模型(如多元正态分布、Inverse-Wishart分布)的联系,那将是对我工作非常有价值的补充。这本书,我期望它能成为我理解和掌握Wishart分布的坚实起点,让我能够更有效地分析和处理我的语音信号数据。

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这本书的书名叫做《Wishart分布引论》,光看名字就足够吸引那些在统计学、机器学习、信号处理以及各种需要处理协方差矩阵的领域摸爬滚打多年的读者了。坦白讲,Wishart分布这个概念,在初次接触时,确实会让人觉得有些“高冷”,它不像正态分布那样直观,也没有卡方分布那样应用广泛且易于理解。但一旦深入研究,就会发现它简直是处理高维数据协方差矩阵的“瑞士军刀”。这本书的出现,无疑是给许多研究者吃了一颗定心丸,因为它承诺要将这个略显复杂的分布,以一种“引论”的方式,层层剥开,直至核心。我期待的是,它能从最基础的定义入手,逐步建立起读者的认知,而不是直接跳入那些令人望而生畏的公式推导。比如,关于Wishart分布的产生过程,它是如何从多维正态分布的向量中提取出协方差矩阵,再对其进行某种变换而形成的?这个过程的直观解释,对于初学者来说至关重要。还有,Wishart分布的密度函数,虽然写出来就让人头大,但我希望作者能够提供一些可视化的例子,或者通过类比的方式,帮助我们理解这个复杂函数背后所代表的概率分布特性。此外,Wishart分布有哪些重要的性质?比如它的期望、方差、特征函数等等,这些性质如何影响我们在实际应用中的决策?这些都是我非常关注的内容。而且,Wishart分布在不同的参数选择下,其形态又会如何变化?是否存在一些特殊的、易于分析的子类Wishart分布?我猜想,作为一本“引论”,它至少应该会触及到这些基本要素,并且以一种循序渐进、深入浅出的方式呈现出来,让读者能够一步步地掌握Wishart分布的精髓,最终能够自信地将其应用于自己的研究中。

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作为一名从事图像处理和模式识别研究的研究人员,我常常需要处理带有噪声或变化的图像数据,而这些数据的协方差矩阵往往包含着丰富的信息。Wishart分布,作为一个描述正定对称随机矩阵的概率分布,对我来说,简直就是一把开启数据背后深层结构的金钥匙。我满怀期待地翻开了《Wishart分布引论》,希望它能够带领我深入理解这个强大的工具。我期待书中能够详细介绍Wishart分布的定义,不仅限于公式,更希望能阐述其概率意义,比如它到底描述了什么样的数据生成过程,或者它在什么样的数据特性下会自然出现。Wishart分布的参数,特别是“自由度”参数,我认为它是理解Wishart分布的关键,我希望书中能够对其进行深入的剖析,解释它如何影响协方差矩阵的估计精度和分布的形状。此外,Wishart分布的各种性质,比如其期望、方差、矩母函数等,这些性质对于我们理解其统计特性和进行后续的推断至关重要,我期待书中能够逐一列举并给出清晰的解释。当然,Wishart分布在实际应用中的一些技巧,比如如何进行参数估计,或者如何检验数据是否服从Wishart分布,这些都是我非常感兴趣的内容。我也希望书中能介绍一些Wishart分布与其他统计分布(如Inverse-Wishart分布)的联系,以及它们在不同应用场景下的选择依据。这本书,我期望它能够成为我理解Wishart分布的基石,让我能够更有效地利用Wishart分布来分析和建模我的图像数据。

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作为一名正在攻读统计学专业的博士生,我对概率分布的理解是越深入越好,而Wishart分布,作为高维数据分析中处理协方差矩阵的关键工具,我一直认为自己对其的理解还不够透彻。这次看到《Wishart分布引论》这本书,我感到非常兴奋,因为它承诺将Wishart分布的方方面面都进行详细的阐述。我期待书中能够从Wishart分布的最基本定义开始,详细阐述其数学构造,并且提供不同角度的推导,让我能够从根本上理解它为何如此。Wishart分布的参数,尤其是自由度参数,我希望书中能够对其进行深入的解析,不仅解释它的数学含义,更重要的是,要阐述它在不同统计推断场景下的意义,以及它如何影响分布的性质。我期待书中能够给出Wishart分布的各种重要性质,比如其期望、方差、矩母函数、条件分布等等,并且提供严谨的数学证明,同时用直观的语言解释这些性质的统计学意义。Wishart分布在贝叶斯统计中的应用,作为多元正态分布的共轭先验,这是我非常感兴趣的一个方面,我希望书中能够详细解释其共轭性,以及这种共轭性在模型构建和计算上的优势。此外,Wishart分布在统计学中的其他应用,例如在假设检验、参数估计、模型选择等方面的应用,这些也是我希望能够深入了解的内容。这本书,我期望它能够为我提供一个全面而深入的Wishart分布知识体系,帮助我为我的博士研究打下更加坚实的基础,并能够自信地将Wishart分布应用于我的统计建模和推断工作中。

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作为一名在贝叶斯统计领域摸索多年的研究生,我对Wishart分布的认识,一直停留在它作为多元正态分布的共轭先验的层面。这虽然满足了许多模型的构建需求,但总觉得隔靴搔痒,对Wishart分布本身的数学结构和概率意义理解不够透彻。这本书的标题《Wishart分布引论》正是我一直在寻找的那束光,它预示着将带领我进入Wishart分布的“前世今生”,而不仅仅是它在统计模型中的某个“角色”。我非常期待书中能够详细阐述Wishart分布的定义,不仅仅是给出一个冰冷的公式,而是能够通过其生成过程,例如通过独立同分布的随机变量的二次型来解释它的由来,这样更容易建立直观的理解。特别是Wishart分布的参数,那些看起来复杂的矩阵和标量,它们究竟代表着什么?它们如何影响分布的形状、集中度和离散度?我希望书中能通过图示和举例,生动地描绘出这些参数的含义,使之不再是抽象的数学符号。更进一步,Wishart分布的收敛性质,以及它在样本容量增大时趋近于什么,这对于理解其渐近行为和统计推断的稳定性至关重要。我尤其关心Wishart分布与其他常用概率分布(如Gamma分布、Inverse-Wishart分布)之间的联系,以及它们在贝叶斯推断中的关系。如果书中能够提供一些关于Wishart分布的计算技巧,或者介绍一些计算Wishart分布相关量的数值方法,那将是对实际应用非常有价值的补充。这本书,我期望它能成为我理解和掌握Wishart分布的坚实起点,为我后续深入学习更复杂的统计模型打下坚实的基础。

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作为一个在信号处理领域工作的工程师,我常常需要处理多通道信号,而这些信号的协方差矩阵,往往包含了对信号特征的丰富描述,比如信号的功率分布、相干性等。Wishart分布,作为描述这类协方差矩阵的统计模型,对我来说,无疑是一个强大的工具。我满心期待着《Wishart分布引论》能够深入浅出地揭示Wishart分布的奥秘。我希望书中能够从Wishart分布的基本定义入手,清晰地阐述其数学表达,并对其背后的概率解释给出直观的说明。Wishart分布的参数,特别是与自由度相关的参数,它到底代表了什么?它对协方差矩阵的分布形状有着怎样的影响?我期待书中能通过丰富的图示和实例,来生动地展示这些参数的意义。Wishart分布的关键统计性质,例如其期望、方差、最大似然估计量等,这些对于我在实际应用中进行参数估计和模型选择至关重要,我希望书中能对这些内容进行详细的讲解。此外,Wishart分布在信号处理领域的具体应用,例如在谱估计、盲源分离、阵列信号处理等方面,这些都是我非常感兴趣的内容。如果书中还能介绍Wishart分布在贝叶斯框架下的应用,以及其与其他统计模型之间的联系,那将是对我工作非常有价值的补充。这本书,我期望它能够成为我理解和应用Wishart分布的得力助手,帮助我更有效地分析和处理我的信号数据。

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在金融计量领域,风险管理和资产定价是核心,而资产收益率的协方差矩阵,往往是刻画资产间联动关系的关键。Wishart分布,作为描述这种协方差矩阵分布的自然选择,对我而言,是一直渴望深入理解的理论基石。我寄希望于《Wishart分布引论》能够为我揭开Wishart分布的神秘面纱。首先,我对Wishart分布的起源和动机非常感兴趣,为什么它会成为描述协方差矩阵分布的“标准”?它背后的数学原理是什么?我期待书中能从一个清晰的定义出发,并辅以易于理解的推导过程。Wishart分布的参数,特别是自由度参数,我猜测它与样本量密切相关,但其具体含义以及对分布形状的影响,我希望书中能给予详尽的阐释,最好能有图形化的辅助说明,直观地展示不同参数下的分布形态。Wishart分布的各种统计特性,如期望、方差、条件分布等,这些对于我在金融模型中进行有效的统计推断至关重要,我希望书中能对这些特性进行系统性的梳理和解释。另外,Wishart分布在实际应用中,如在参数估计、假设检验等方面的应用,这些都是我非常关注的。如果书中还能涉及到Wishart分布在贝叶斯统计中的角色,以及它与其他相关分布(如Inverse-Wishart分布)的联系,那将是对我研究工作极大的帮助。这本书,我期望它能为我提供一个扎实的理论基础,让我能够更自信地将Wishart分布应用于金融数据的建模与分析。

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对于我这种刚接触统计学习,尤其是在机器学习领域,经常会遇到需要处理协方差矩阵的情况,比如主成分分析(PCA)、因子分析,甚至是高斯混合模型(GMM)的参数估计。而Wishart分布,就像一个隐藏在幕后的神秘角色,虽然不常被直接提及,但它的影子却无处不在,尤其是在处理多个高维数据集时,如何对它们的协方差矩阵进行建模和推理,Wishart分布似乎是那个绕不开的关键。所以我对《Wishart分布引论》抱有极大的期待,希望它能以一种最易于理解的方式,将Wishart分布这个看似复杂的概念“落地”。我希望书中能从Wishart分布的起源讲起,解释它为什么会出现,它最初是为了解决什么问题而被提出的。然后,关于Wishart分布的数学定义,我希望能看到详细的推导过程,不仅仅是公式的罗列,而是每一个步骤的逻辑清晰,最好能有一些直观的解释,比如它与多元正态分布的协方差矩阵之间到底有什么样的关系。Wishart分布的参数,尤其是那个描述“自由度”的参数,它具体代表什么?它对分布的形状有什么样的影响?如果能有一些图形化的展示,那就太棒了,能够让我看到不同参数组合下,Wishart分布的形态是如何变化的。此外,Wishart分布在统计学中的地位,它在贝叶斯统计中作为多元正态分布的共轭先验,这一点我很早就有所耳闻,但我希望书中能更深入地解释为什么它是共轭先验,以及这种共轭性在实际建模中能带来哪些便利。这本书,我期待它能成为我理解Wishart分布的第一步,让我能够自信地将它应用到我的机器学习项目中,去处理和分析那些棘手的协方差矩阵数据。

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