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样本协方差谱投影子的正态逼近与集中

统计理论 2015-04-29 v1 统计理论

摘要

X,X1,,XnX,X_1,\dots, X_n 是可分希尔伯特空间 H{\mathbb H} 中独立同分布的高斯随机变量,均值为零,协方差算子为 Σ=E(XX),\Sigma={\mathbb E}(X\otimes X), 并令 Σ^:=n1j=1n(XjXj)\hat \Sigma:=n^{-1}\sum_{j=1}^n (X_j\otimes X_j) 为基于 (X1,,Xn)(X_1,\dots, X_n) 的样本(经验)协方差算子。记 PrP_rΣ\Sigma 对应于其第 rr 个特征值 μr\mu_r 的谱投影子,P^r\hat P_rPrP_r 的经验对应物。本文的主要目标是得到关于 supxRP{P^rPr22EP^rPr22Var1/2(P^rPr22)x}Φ(x) \sup_{x\in {\mathbb R}} \left|{\mathbb P}\left\{\frac{\|\hat P_r-P_r\|_2^2-{\mathbb E}\|\hat P_r-P_r\|_2^2}{{\rm Var}^{1/2}(\|\hat P_r-P_r\|_2^2)}\leq x\right\}-\Phi(x)\right| 的紧界,其中 2\|\cdot\|_2 表示 Hilbert--Schmidt 范数,Φ\Phi 为标准正态分布函数。这种平方 Hilbert--Schmidt 误差分布的正态逼近精度用所谓的 Σ\Sigma 的有效秩来刻画,定义为 r(Σ)=tr(Σ)Σ,{\bf r}(\Sigma)=\frac{{\rm tr}(\Sigma)}{\|\Sigma\|_{\infty}}, 其中 tr(Σ){\rm tr}(\Sigma)Σ\Sigma 的迹,Σ\|\Sigma\|_{\infty} 为其算子范数,以及另一个刻画 Var(P^rPr22){\rm Var}(\|\hat P_r-P_r\|_2^2) 大小的参数。其他结果包括关于均方 Hilbert--Schmidt 范数误差 EP^rPr22{\mathbb E}\|\hat P_r-P_r\|_2^2 和方差 Var(P^rPr22){\rm Var}(\|\hat P_r-P_r\|_2^2) 的非渐近界与渐近表示,以及 P^rPr22\|\hat P_r-P_r\|_2^2 围绕其期望的集中不等式。

关键词

引用

@article{arxiv.1504.07333,
  title  = {Normal approximation and concentration of spectral projectors of sample covariance},
  author = {Vladimir Koltchinskii and Karim Lounici},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1504.07333},
  year   = {2015}
}

备注

arXiv admin note: text overlap with arXiv:1408.4643