协方差函数

协方差函数表示区域化随机变量之间的差异。空间协方差被定义为区域化变量在两个空间点之间的二阶混合中心矩。自协方差函数是区域化变量本身协方差的函数。

空间协方差可以有效地量化区域化随机变量之间的差异。在概率论框架下，随机向量 X 和 Y 的协方差被定义为二者的二阶混合中心矩。 对于区域化变量 Z(x)，其在空间点 x 和 x+h 处的协方差，也即 Z(x) 的自协方差函数，可以定义为： (公式 4.2.1) (公式 4.2.2)

3.变异分析（1）协方差函数，又称半方差，用于衡量两随机变量之间的差异。在概率论中，随机变量X与Y的协方差定义为： )]Y())(X((),( EYEXEYXCov −−= （10.2）。在地统计学中，协方差函数表示为： ∑ = +−+−= )( 1 )()][()([ )( 1 )( hN i iiii hxZxZxZhN hC （10.3）。这里，Z(x)是区域化随机变量，满足二阶平稳假设，即其空间分布不因位移改变；h为两样本点的空间分隔距离；为Z(x)在空间点处的样本值；)( ixZ ix 2

根据题意，我们首先计算了随机变量 X 和 Y 的期望值：$$E(X) = frac{1}{18}, quad E(Y) = frac{5}{3}$$接着，分别计算 X 和 Y 的方差：$$Var(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = frac{1}{3} - (frac{1}{18})^2 = frac{107}{324}$$$$Var(Y) = E(Y^2) - [E(Y)]^2 = frac{80}{9} - (frac{5}{3})^2 = frac{35}{9}$$最后，计算 X 和 Y 的协方差：$$Cov(X,Y) = E(XY) - E(X)E(Y) = frac{1}{4} - frac{1}{18} cdot frac{5}{3} = 0$$因此，我们可以得到协方差矩阵为：$$D = begin{bmatrix} frac{107}{324} & 0 0 & frac{35}{9} end{bmatrix}$$

本项目提供了一个纯Matlab实现的区域协方差描述符算法，该算法源于Oncel Tuzel、Fatih Porikli和Peter Meer的论文“区域协方差：检测和分类的快速描述符”。

协方差矩阵的性质： 对角线元素为方差：主对角线元素 Cii 等于变量 Xi 的方差。 对称性：Cij = Cji，这意味着协方差矩阵是对称的。 非负定性：对于任何实向量 t，t'Ct ≥ 0，表明协方差矩阵是非负定的。

在SPSS统计分析中，协方差分析涵盖了完全随机设计和完全随机区组设计两种情形。

输入： -TxN矩阵包含N个资产回报的多元时间序列。 -select：虚拟变量，若为1，则算法采用指数平滑，使用GARCH(1,1)模型。 -lambda：指数平滑参数 输出： -mean_ser：Nx1均值向量 -varcov：NxN协方差矩阵 -coskewness：NxN^2偏斜度矩阵 -cokurtosis：NxN^3峰度矩阵

利用Excel进行单向分组资料的协方差分析，方便快捷地检验不同组别均值是否存在显著差异。

协方差分析通过加入协变量消除干扰因素的影响，从而更精确地分析控制变量对观察变量的影响。