科克倫定理

科克倫定理

科克倫定理是科克倫於1934年提出的定理。獨立正態隨機變數的線性函式仍然服從正態變數,但是,獨立正態隨機變數的二次型函式與χ分布有著密切的聯繫,科克倫定理深刻地揭示了這一問題的實質,它在方差分析問題中起著重要的作用。

基本介紹

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如果 是獨立的標準常態分配的變數, 為具有秩 的變數 的二次式。如果 ,那么 為獨立的自由度分別為 的 變數的充分必要條件是 。這一定理套用到回歸分析中,如果 的n個觀察值均來自同樣的均值為 ,方差為 的常態分配,SSTO是總的離差平方和,自由度為n-1可分解成K個平方和SS,其自由度分別為 ,如果 ,那么 項分別是自由度為 的 變數 。

線上性統計推斷中,科克倫(Cochran)定理及其推廣形式發揮著重要的作用,它主要研究獨立正態隨機變數的二次型函式的性質。

科克倫定理及其證明

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科克倫定理 設隨機變數 相互獨立,且都服從常態分配 ,記 ,其中 是n階非負定的對稱陣,且其秩為 , 又是隨機(列)向量

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表示 的轉置 。如果

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那么, 相互獨立且 服從 的充分必要條件是

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證明 不失一般性,假定,不然的話,可以先令

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這時,相互獨立,且都服從。

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由分布的可加性立即可以推得必要性成立,下面證明充分性。

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假定成立,對每一個,由於 A是n階非負定的方陣,因此由線性代數理論知道,存在秩為n的矩陣 C,使得把分塊矩陣記作 C。易見, C是n階方陣。作變換

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推知,這裡表示n階單位陣.這表明 C是正交陣。因此,是相互獨立的隨機變數,且都服從N(0,1),注意到(n理解為0)

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這表明相互獨立且服從。

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