'고유'가 행렬 반전에 어떻게 도움이되는지 설명


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내 질문은 geoR:::.negloglik.GRF또는 에서 악용 된 계산 기술과 관련이 geoR:::solve.geoR있습니다.

선형 혼합 모델 설정에서 : 여기서 와 는 각각 고정 및 랜덤 효과입니다. 또한β b Σ = cov ( Y )

Y=Xβ+Zb+e
βbΣ=cov(Y)

효과를 추정 할 때, 계산에 필요가있다 일반적으로 같은 것을 사용하여 수행 할 수 있습니다 , 그러나 때때로 는 거의 돌이킬 수 없으므로 트릭을 사용하십시오.( X ' Σ - 1 X )

(X′Σ−1X)−1X′Σ−1Y
solve(XtS_invX,XtS_invY)(X′Σ−1X)geoR
t.ei=eigen(XtS_invX)
crossprod(t(t.ei$vec)/sqrt(t.ei$val))%*%XtS_invY

(볼 수 geoR:::.negloglik.GRF및 geoR:::.solve.geoR) 분해 된 금액 이므로

(X′Σ−1X)=ΛDΛ−1
( X ' Σ - 1 X ) - 1 = ( D - 1 / 2 Λ - 1 ) ' ( D - 1 / 2 Λ - 1 )Λ′=Λ−1
(X′Σ−1X)−1=(D−1/2Λ−1)′(D−1/2Λ−1)

두 가지 질문 :

  1. 이 고유 분해는 반전에 어떻게 도움이 됩니까?(X′Σ−1X)
  2. 다른 실행 가능한 대안이 있습니까 (강건하고 안정적인)? (예 qr.solve또는 chol2inv?)

답변:


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1) 고유 분해는 그다지 도움이되지 않습니다. Cholesky 인수 분해보다 확실히 수치 적으로 안정적입니다. 행렬이 잘못 조정되었거나 거의 특이하지 않거나 조건 수가 많은 경우에 유용합니다. 따라서 고유 분해를 사용하면 문제에 대한 해결책을 얻을 수 있습니다. 그러나 이것이 올바른 솔루션 이라는 보장은 거의 없습니다 . 솔직히 를 명시 적으로 뒤집 으면 손상이 이미 완료됩니다. 성형 단지 문제를 악화 수 있습니다. 고유 분해는 전투에서이기는 데 도움이되지만 전쟁은 가장 확실하게졌습니다.X T Σ − 1 XΣXTΣ−1X

2) 문제의 세부 사항을 알지 못하면 이것이 내가하는 일입니다. 먼저 되도록 에서 Cholesky 인수 분해를 수행하십시오 . 그런 다음 되도록 에서 QR 인수 분해를 수행하십시오 . 정방향 치환을 사용하여 를 계산하십시오 . 명시 적으로 뒤집지 마십시오 . 그러면 여기에서 원하는 오른쪽을 풀 수 있습니다. 그러나 다시ΣΣ=LLTL−1XL−1X=QRL−1XL

XTΣ−1X=XT(LLT)−1X=XTL−TL−1X=(L−1X)T(L−1X)=(QR)TQR=RTQTQT=RTR
R(또는 ). 필요에 따라 정방향 및 역방향으로 대체하십시오.RTR

BTW, 나는 당신의 방정식의 우변이 궁금합니다. 당신은 그것이 라고 썼습니다 . 당신은 아니에요 확신 ? 그럴 경우 오른쪽에서 비슷한 트릭을 사용할 수 있습니다. 그리고 당신이 제공 할 수 쿠데타 드 그레이스 당신이 해결하기 위해 갈 때 : XTΣYXTΣ−1Y β X T Σ - 1 X β = X T Σ - 1 Y R T R β = R T Q T L - 1 Y R β = Q T L - 1 Y β

XTΣ−1Y=XT(LLT)−1Y=XTL−TL−1Y=(L−1X)TL−1Y=(QR)TL−1Y=RTQTL−1Y
β R
XTΣ−1Xβ=XTΣ−1YRTRβ=RTQTL−1YRβ=QTL−1Yβ=R−1QTL−1Y
R마지막 단계 로요? 그것은 단지 역 대체적이다. :-)

감사. 이것은 유용한 답변입니다. 명백히 말하면, 당신의 chol / qr 대안이 전쟁에서이기는 데 도움이 될 것입니까? 아니면 고유 한 것보다 게임을 더 잘 이길 수 있습니까?
— qoheleth

대답하기 어려운 질문입니다. Cholesky와 QR 인수 분해를 결합하면 더 나은 답변과 더 빠른 답변 을 얻을 수 있다고 확신합니다 . 그것은이든 바로 대답은 정말 문제의 원인에 따라 달라집니다. 이 경우 두 가지 잠재적 소스가 있습니다. 의 열 이 거의 선형 적으로 의존적이거나 가 특이점에 접근하고 있습니다. 당신이 형성되면 , 이러한 문제는 서로를 증폭. Cholesky + QR 접근 방식은 이러한 문제 중 하나를 완화하지 못하며 완화 할 수 없지만 상황이 악화되는 것을 방지합니다. Σ X T Σ − 1 XXΣXTΣ−1X
— Bill Woessner
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