المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تربية الماشية في جمهورية مصر العربية
2024-11-06
The structure of the tone-unit
2024-11-06
IIntonation The tone-unit
2024-11-06
Tones on other words
2024-11-06
Level _yes_ no
2024-11-06
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05


Covariance  
  
1347   03:51 مساءً   date: 19-2-2021
Author : Snedecor, G. W. and Cochran, W. G
Book or Source : Statistical Methods, 7th ed. Ames, IA: Iowa State Press
Page and Part : ...


Read More
Date: 6-3-2021 1446
Date: 14-2-2021 979
Date: 15-3-2021 1604

Covariance

Covariance provides a measure of the strength of the correlation between two or more sets of random variates. The covariance for two random variates X and Y, each with sample size N, is defined by the expectation value

cov(X,Y) = <(X-mu_X)(Y-mu_Y)>

(1)

= <XY>-mu_Xmu_y

(2)

where mu_x=<X> and mu_y=<Y> are the respective means, which can be written out explicitly as

 cov(X,Y)=sum_(i=1)^N((x_i-x^_)(y_i-y^_))/N.

(3)

For uncorrelated variates,

 cov(X,Y)=<XY>-mu_Xmu_Y=<X><Y>-mu_Xmu_Y=0,

(4)

so the covariance is zero. However, if the variables are correlated in some way, then their covariance will be nonzero. In fact, if cov(X,Y)>0, then Y tends to increase as X increases, and if cov(X,Y)<0, then Y tends to decrease as X increases. Note that while statistically independent variables are always uncorrelated, the converse is not necessarily true.

In the special case of Y=X,

cov(X,X) = <X^2>-<X>^2

(5)

= sigma_X^2,

(6)

so the covariance reduces to the usual variance sigma_X^2=var(X). This motivates the use of the symbol sigma_(XY)=cov(X,Y), which then provides a consistent way of denoting the variance as sigma_(XX)=sigma_X^2, where sigma_X is the standard deviation.

The derived quantity

cor(X,Y) = (cov(X,Y))/(sigma_Xsigma_Y)

(7)

= (sigma_(XY))/(sqrt(sigma_(XX)sigma_(YY))),

(8)

is called statistical correlation of X and Y.

The covariance is especially useful when looking at the variance of the sum of two random variates, since

 var(X+Y)=var(X)+var(Y)+2cov(X,Y).

(9)

The covariance is symmetric by definition since

 cov(X,Y)=cov(Y,X).

(10)

Given n random variates denoted X_1, ..., X_n, the covariance sigma_(ij)=cov(X_i,X_j) of X_i and X_j is defined by

cov(X_i,X_j) = <(X_i-mu_i)(X_j-mu_j)>

(11)

= <X_iX_j>-mu_imu_j,

(12)

where mu_i=<X_i> and mu_j=<X_j> are the means of X_i and X_j, respectively. The matrix (V_(ij)) of the quantities V_(ij)=cov(X_i,X_j) is called the covariance matrix.

The covariance obeys the identities

cov(X+Z,Y) = <(X+Z)Y>-<X+Z><Y>

(13)

= <XY>+<ZY>-(<X>+<Z>)<Y>

(14)

= <XY>-<X><Y>+<ZY>-<Z><Y>

(15)

= cov(X,Y)+cov(Z,Y).

(16)

By induction, it therefore follows that

cov(sum_(i=1)^(n)X_i,Y) = sum_(i=1)^(n)cov(X_i,Y)

(17)

cov(sum_(i=1)^(n)X_i,sum_(j=1)^(m)Y_j) = sum_(i=1)^(n)cov(X_i,sum_(j=1)^(m)Y_j)

(18)

= sum_(i=1)^(n)cov(sum_(j=1)^(m)Y_j,X_i)

(19)

= sum_(i=1)^(n)sum_(j=1)^(m)cov(Y_j,X_i)

(20)

= sum_(i=1)^(n)sum_(j=1)^(m)cov(X_i,Y_j).

(21)


REFERENCES:

Snedecor, G. W. and Cochran, W. G. Statistical Methods, 7th ed. Ames, IA: Iowa State Press, p. 180, 1980.

Spiegel, M. R. Theory and Problems of Probability and Statistics, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, p. 298, 1992.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.