numpy.cov

numpy.cov(m, y=None, rowvar=True, bias=False, ddof=None, fweights=None, aweights=None, *, dtype=None) [source]

Оценить матрицу ковариаций, заданную данными и весами.

Ковариация показывает уровень, в котором две переменные изменяются вместе. Если мы рассматриваем N-мерные выборки, , то элемент матрицы ковариаций — это ковариация и . Элемент — это дисперсия .

См. заметки для обзора алгоритма.

Параметры

marray_like

Одномерный или двумерный массив, содержащий несколько переменных и наблюдений. Каждая строка m представляет переменную, а каждый столбец — одно наблюдение всех этих переменных. Также см. rowvar ниже.

yarray_like, optional

Дополнительный набор переменных и наблюдений. y имеет такую же форму, что и m.

rowvarbool, optional

Если rowvar равно True (по умолчанию), то каждая строка представляет переменную, а наблюдения находятся в столбцах. В противном случае соотношение транспонировано: каждый столбец представляет переменную, а строки содержат наблюдения.

biasbool, optional

Нормализация по умолчанию (False) осуществляется по (N - 1), где N — количество заданных наблюдений (смещённая оценка). Если bias равно True, то нормализация осуществляется по N. Эти значения можно переопределить, используя ключевое слово ddof в версиях numpy >= 1.5.

ddofint, optional

Если не None, значение по умолчанию, подразумеваемое bias, переопределяется. Обратите внимание, что ddof=1 вернёт смещённую оценку, даже если указаны как fweights, так и aweights, а ddof=0 вернёт простое среднее значение. Подробности см. в заметках. Значение по умолчанию — None.

Новая в версии 1.5.

fweightsarray_like, int, optional

Одномерный массив целых чисел частот весов; количество раз, когда каждый вектор наблюдения должен быть повторён.

Новая в версии 1.10.

aweightsarray_like, optional

Одномерный массив весов вектора наблюдения. Эти относительные веса обычно велики для наблюдений, считающихся «важными», и меньше для наблюдений, считающихся менее «важными». Если ddof=0, то массив весов может использоваться для присвоения вероятностей векторам наблюдений.

Новая в версии 1.10.

dtypedata-type, optional

Тип данных результата. По умолчанию тип данных результата будет иметь по крайней мере точность numpy.float64.

Новая в версии 1.20.

Возвращает

outndarray

Матрица ковариаций переменных.

См. также

corrcoef

Нормализованная матрица ковариаций

Заметки

Предполагается, что наблюдения находятся в столбцах массива наблюдений m и пусть f = fweights и a = aweights для краткости. Шаги вычисления взвешенной ковариации следующие:

>>> m = np.arange(10, dtype=np.float64)
>>> f = np.arange(10) * 2
>>> a = np.arange(10) ** 2.
>>> ddof = 1
>>> w = f * a
>>> v1 = np.sum(w)
>>> v2 = np.sum(w * a)
>>> m -= np.sum(m * w, axis=None, keepdims=True) / v1
>>> cov = np.dot(m * w, m.T) * v1 / (v1**2 - ddof * v2)

Обратите внимание, что когда a == 1, множитель нормализации v1 / (v1**2 - ddof * v2) переходит к 1 / (np.sum(f) - ddof) как и должно быть.

Примеры

Рассмотрим две переменные, и , которые коррелируют идеально, но в противоположных направлениях:

>>> x = np.array([[0, 2], [1, 1], [2, 0]]).T
>>> x
array([[0, 1, 2],
       [2, 1, 0]])

Обратите внимание, как увеличивается, а уменьшается. Матрица ковариаций ясно это показывает:

>>> np.cov(x)
array([[ 1., -1.],
       [-1.,  1.]])

Обратите внимание, что элемент , который показывает корреляцию между и , является отрицательным.

Кроме того, обратите внимание, как x и y объединяются:

>>> x = [-2.1, -1,  4.3]
>>> y = [3,  1.1,  0.12]
>>> X = np.stack((x, y), axis=0)
>>> np.cov(X)
array([[11.71      , -4.286     ], # may vary
       [-4.286     ,  2.144133]])
>>> np.cov(x, y)
array([[11.71      , -4.286     ], # may vary
       [-4.286     ,  2.144133]])
>>> np.cov(x)
array(11.71)