投影(使用雅可比行列式)和边缘化(矩阵求逆并删除 row/column 和再求逆)是否通勤?

Do the projection (with Jacobian) and marginalisation (inversion of matrix and remove a row/column and reinversion) commute?

我尝试检查 2 个 Fisher 矩阵之间的相等性或不等性。

目标也是查看投影(使用雅可比行列式)和边缘化(矩阵求逆并删除 row/column 和再求逆)是否交换。

这 2 个矩阵中的每一个的计算方式都略有不同。这2个矩阵是Fisher矩阵。

实际上,这是在每个 row/colum 的初始参数和最终矩阵的最终参数之间改变参数的计算。这就是为什么在这两个计算中,我都使用 Jacobian J 来制定初始参数和最终参数之间的导数:

公式为:F_final = J^T F_initial J

第一个矩阵的大小为 5x5,第二个矩阵的大小为 4x4。除了第 4 个 row/column.

外,它们完全相同
  1. 首先:我对 5x5 矩阵求逆(给出 5x5 协方差矩阵)。然后,我“边缘化”,也就是说,我去掉了这个协方差矩阵的第4个row/column。然后,我再次反转得到一个 4x4 矩阵。

最后,我用公式 4x4 的雅可比矩阵进行投影:F_final = J^T F_initial J:所以我最后得到一个 4x4 矩阵

  1. 对于要构建的第二个矩阵:我直接在 5x5 第二矩阵上进行投影(我记得除了第 4 个 row/column 外,它与 5x5 相同)。

我使用 Jacobian 5x5 执行此投影。然后我得到第二个投影矩阵 5x5。最后,我删除了这个 5x5 矩阵上的第 4 个 row/column 以获得一个 4x4 矩阵新投影矩阵。

我想知道在什么条件下我可以使 2 个 4x4 矩阵相等。不知道我的方法对不对

为了给你看一个实际的例子,我在下面放了一个小的 Matlab 脚本,它试图遵循上面解释的所有推理:

clear;
clc;

% Big_31 Fisher : 
FISH_Big_1_SYM = sym('sp_', [4,4], 'real');
% Force symmetry for Big_31
FISH_Big_1_SYM = tril(FISH_Big_1_SYM.') + triu(FISH_Big_1_SYM,1);

% Big_32 Fisher : 
FISH_Big_2_SYM = sym('sp_', [5,5], 'real');
% Force symmetry for Big_32
FISH_Big_2_SYM = tril(FISH_Big_2_SYM.') + triu(FISH_Big_2_SYM,1);

% Jacobian 1 
J_1_SYM = sym('j_', [4,4], 'real');
% Jacobian 2 
J_2_SYM = sym('j_', [5,5], 'real');

% Remove 4th row/column
J_2_SYM(4,:) = [];
J_2_SYM(:,4) = [];

% Projection
FISH_proj_1 = J_1_SYM'*FISH_Big_1_SYM*J_1_SYM;
size(FISH_proj_1)

% Invert Fisher_2
COV_Big_2_SYM = inv(FISH_Big_2_SYM);

% Remove 4th row/column
COV_Big_2_SYM(4,:) = [];
COV_Big_2_SYM(:,4) = [];

% Re-inverse
FISH_Big_2_SYM_new = inv(COV_Big_2_SYM);

% Projection 2x2
FISH_proj_2 = J_2_SYM'*FISH_Big_2_SYM_new*J_2_SYM;
size(FISH_proj_2)

% Test equality between 2 matrices
isequal(FISH_proj_1,FISH_proj_2)

这个脚本的问题是即使我有小矩阵(4x4 或 5x5),代码运行时间有点长,但结果是矩阵不同。

更新

我给了一些人的反馈。重要的一点是在 Matlab 代码的这一部分:

当我这样做时:

% Remove 4th row/column
J_2_SYM(4,:) = [];
J_2_SYM(:,4) = [];

我没有去掉雅可比Jj_5_1j_5_2j_5_3行元素,这些项在我做投影时不会消失。另一方面,在我考虑到它们的意义上,这些术语将保留在另一种方法中。

所以这是一场失败的战斗?

如果是,哪些修改或假设可以导致相等?即让两个操作都通勤。

待办事项 np.dot 第一个矩阵的最后一维必须与第二个矩阵的第一维相同。它们不是,所以你得到 ValueError,即形状没有对齐。 打印时一切似乎都很好,但是后来您忘记了行:

j_temp = np.copy(J_2_SYM)

# Add row/col into J_2_SYM
j_temp = np.insert(j_temp, 2, J_NEU_row_SYM[0,:], axis=0)
j_temp = np.insert(j_temp, 2, J_NEU_col_SYM[:,0], axis=1)

# Copy built J_2_SYM
J_2_SYM = np.copy(j_temp)

所以这就是你改变 J_2_SYM 大小的地方,毕竟它是 (33, 16),所以你不能用 (32, 32) 数组做点积。