中文

样本协方差算子的集中不等式与矩界

概率论 2014-07-02 v3

摘要

X,X1,,Xn,X,X_1,\dots, X_n,\dots 为可分 Banach 空间 EE 中独立同分布的零均值高斯随机变量,其协方差算子为 Σ:\Sigma: Σ:EE,  Σu=EX,u,uE. \Sigma:E^{\ast}\mapsto E,\ \ \Sigma u = {\mathbb E}\langle X,u\rangle, u\in E^{\ast}. 样本协方差算子 Σ^:EE\hat \Sigma:E^{\ast}\mapsto E 定义为 Σ^u:=n1j=1nXj,uXj,uE. \hat \Sigma u := n^{-1}\sum_{j=1}^n \langle X_j,u\rangle X_j, u\in E^{\ast}. 本文旨在获得样本协方差算子偏离真实协方差算子的算子范数 Σ^Σ\|\hat \Sigma-\Sigma\| 的集中不等式和期望界。特别地,证明了 EΣ^ΣΣ(r(Σ)nr(Σ)n), {\mathbb E}\|\hat \Sigma-\Sigma\|\asymp \|\Sigma\|\biggl(\sqrt{\frac{{\bf r}(\Sigma)}{n}}\bigvee \frac{{\bf r}(\Sigma)}{n}\biggr), 其中 r(Σ):=(EX)2Σ. {\bf r}(\Sigma):=\frac{\Bigl({\mathbb E}\|X\|\Bigr)^2}{\|\Sigma\|}. 此外,在假设 r(Σ)n{\bf r}(\Sigma)\lesssim n 下,证明了对于所有 t1,t\geq 1, 以至少 1et1-e^{-t} 的概率有 \begin{align*} \Bigl|\|\hat\Sigma - \Sigma\|-{\mathbb E}\|\hat\Sigma - \Sigma\|\Bigr| \lesssim \|\Sigma\|\biggl(\sqrt{\frac{t}{n}}\bigvee \frac{t}{n}\biggr). \end{align*}

关键词

引用

@article{arxiv.1405.2468,
  title  = {Concentration Inequalities and Moment Bounds for Sample Covariance Operators},
  author = {Vladimir Koltchinskii and Karim Lounici},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1405.2468},
  year   = {2014}
}