PCA例题

已知样本集合的协方差矩阵为

C x = 1 10 3 1 1 1 3 − 1 1 − 1 3 {\bm C}_x = \frac{1}{10} \begin{bmatrix} 3 & 1 & 1 \\ 1 & 3 & -1 \\ 1 & -1 & 3 \end{bmatrix} Cx=101 31113−11−13

使用PCA方法将样本向量降到二维 。


求解

计算 C x {\bm C}_x Cx的特征值得到:

λ 1 = 0.1 , λ 2 = λ 3 = 0.4 \lambda_1 = 0.1, \quad \lambda_2 = \lambda_3 = 0.4 λ1=0.1,λ2=λ3=0.4

其对应的特征向量分别为:

u 1 = 1 3 1 − 1 − 1 , u 2 = 1 6 2 1 1 , u 3 = 1 2 0 1 − 1 {\bm u}_1 = \frac{1}{\sqrt{3}} \begin{bmatrix} 1 \\ -1 \\ -1 \end{bmatrix}, \quad {\bm u}_2 = \frac{1}{\sqrt{6}} \begin{bmatrix} 2 \\ 1 \\ 1 \end{bmatrix}, \quad {\bm u}_3 = \frac{1}{\sqrt{2}} \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \\ -1 \end{bmatrix} u1=3 1 1−1−1 ,u2=6 1 211 ,u3=2 1 01−1

取最大的两个特征值 λ 2 , λ 3 \lambda_2, \lambda_3 λ2,λ3对应的特征向量构成压缩空间,形成新的向量:

y ~ = u 2 u 3 ⊤ x = 2 / 6 1 / 6 1 / 6 0 1 / 2 − 1 / 2 x {\tilde {\bm y}} = \begin{bmatrix} {\bm u}_2 & {\bm u}_3 \end{bmatrix}^\top {\bm x} = \begin{bmatrix} 2/\sqrt{6} & 1/\sqrt{6} & 1/\sqrt{6} \\ 0 & 1/\sqrt{2} & -1/\sqrt{2} \end{bmatrix} {\bm x} y~=u2u3⊤x=2/6 01/6 1/2 1/6 −1/2 x


K-L 变换为:

y = W ⊤ x = u 1 u 2 u 3 ⊤ x = 1 / 3 − 1 / 3 − 1 / 3 2 / 6 1 / 6 1 / 6 0 1 / 2 − 1 / 2 x {\bm y} = {\bm W}^\top {\bm x} = \begin{bmatrix} {\bm u}_1 & {\bm u}_2 & {\bm u}_3 \end{bmatrix}^\top {\bm x} = \begin{bmatrix} 1/\sqrt{3} & -1/\sqrt{3} & -1/\sqrt{3} \\ 2/\sqrt{6} & 1/\sqrt{6} & 1/\sqrt{6} \\ 0 & 1/\sqrt{2} & -1/\sqrt{2} \end{bmatrix} {\bm x} y=W⊤x=u1u2u3⊤x= 1/3 2/6 0−1/3 1/6 1/2 −1/3 1/6 −1/2 x

相关推荐
UIU1142 小时前
P16237 [蓝桥杯 2026 省 B] 应急布线
数据结构·c++·算法·蓝桥杯
旖旎夜光2 小时前
LeetCode 315: 算右侧小于当前元素的个数(归并排序) —— 题解
c++·学习·算法·leetcode·排序算法
像风一样自由20202 小时前
2.如何用FastAPI把一个Python算法封装成HTTP服务
python·算法·fastapi
D e re k ZH2 小时前
保序回归:从 PAVA 到可并堆的单调约束优化
c++·算法·数据挖掘·回归·kotlin
青少儿编程课堂2 小时前
蓝桥杯·全国青少年信息素养大赛·电子学会Python/C++考级:字典树前缀树与单词检索统计
c++·python·算法·bfs·信息学竞赛
Nuanyt2 小时前
LeetCode Hot 100 链表专题2 3 题 (Java)
java·笔记·算法·leetcode·链表
梯度下降者3 小时前
机器学习算法和架构在 MLOps 框架下的工程实践
机器学习·mlops·特征工程·模型管理·服务化
海绵宝宝转agent3 小时前
LeetCodehot100题解
java·笔记·学习·算法·leetcode·深度优先
青少儿编程课堂3 小时前
2026蓝桥杯·全国青少年信息素养大赛·电子学会Python/C++考级:堆排序与优先队列解析
c++·python·算法·bfs·信息学竞赛
SZYSK4 小时前
OpenHarmony 上读卡、推理和双屏刷新抢 CPU:核验机与消费机的调度差
物联网·算法·harmonyos·1024程序员节