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prml演習10.2

PRML演習10.2

\[ \leqalignno{ m_1 &= \mu_1-\Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}(E[z_2]-\mu_2) &(10.13) \cr m_2 &= \mu_2-\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21}(E[z_1]-\mu_1) &(10.15) } \] (10.13), (10.15)に \(E[z_1] = m_1, E[z_2] = m_2\) を入れると \[ \leqalignno{ m_1 &= \mu_1 - \Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}(m_2 - \mu_2) &(1) \cr m_2 &= \mu_2 - \Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21}(m_1 - \mu_1) &(2) } \] これを \(m_1\), \(m_2\) について解く。(2)を(1)に入れて \[ \eqalign{ m_1 &= \mu_1 - \Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}\{\mu_2 - \Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21}(m_1-\mu_1)-\mu_2\} } \] これより \[ \leqalignno{ &m_1 = \mu_1 - \Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21}(m_1-\mu_1) \cr &\therefore (1-\Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21})m_1 = (1-\Lambda^{-1}_{11}\Lambda_{12}\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{21})\mu_1 &(3) } \]

ここで元の \(p(z)=N(z|\mu, \Lambda^{-1})\) は非特異としているので \(\cssId{c1_s}\Lambda^{-1}\)※1 は正定値である。正定値の逆行列は正定値※2なので \(\Lambda\) も正定値である。なので \(|\Lambda| \gt 0\)
※1 \(\Lambda^{-1}\) が正定値ではなく半正定値のとき特異ガウス分布という。
※2 \(A\) が正定値のとき \(A\) の全ての固有値は \(\lambda_i \gt 0\) でこのとき \(A^{-1}\) の固有値は \(\lambda^{-1}_i \gt 0\) なので \(A^{-1}\) も正定値である。

よって \[ \leqalignno{ &|\Lambda| = \Lambda_{11}\Lambda_{22} - \Lambda_{12}\Lambda_{21} \neq 0 } \] これより \[ \leqalignno{ &1 - \Lambda^{-1}_{11}\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{12}\Lambda_{21} \neq 0 } \] よって (3) の両辺を \(1 - \Lambda^{-1}_{11}\Lambda^{-1}_{22}\Lambda_{12}\Lambda_{21}\)で割って \[ \leqalignno{ &m_1 = \mu_1 } \] を得る。これを (2) に入れて \[ \leqalignno{ &m_2 = \mu_2 } \] を得る
prml演習10.2.txt · 最終更新: 2018/01/09 14:07 by ma

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