協方差與聯合概率密度的關系、協方差的幾何意義


  以二維正態分布來舉例。當方差不變,而協方差變化時,分布沿着長寬比等於兩個方差之比的矩陣逐漸變窄。如下圖所示:

  兩個分布的標准差都為0.1,均值都為0,協方差左邊從0一直上升到0.01,右邊從0下降到-0.01。

  看了這個圖,有人可能會問,隨着協方差的變化,同一高度的橢圓等高線是否始終與矩形相切。看起來好像是這樣的,然而並沒有。具體證明就是高中的解析幾何題,不贅述(其實仔細看動圖也能看出來並沒有)。

  當協方差和方差一起變化時,分布變化如下:

  其中的矩形長寬比同樣等於橫縱隨機變量的方差之比。

  經過以上觀察,我們可以總結出,方差決定了聯合分布的“傾斜度”,協方差決定了聯合分布的“寬度”。


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