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我相信我的问题很容易理解,但我想把它说得很清楚,因此这篇文章的长度。

我在下面总结的初始情况类似于本文中解释的情况(https://stats.stackexchange.com/questions/50830/can-i-convert-a-covariance-matrix-into-uncertainties- for-variables ),但特别关注 python 包不确定性如何处理这种情况。

情况如下:

  • 我拥有一组与某些测量值的标称值相对应的数据点(通过标称值,我的意思是没有考虑任何不确定性的裸值)。

  • 每个数据点都有其不确定性,这也提供给了我。更重要的是,由于测量中的一些系统性,不同的数据点不是独立的,而是相关的。因此,给了我一个具有非零非对角元素的整个协方差矩阵。

我想做的是以不确定性适当传播的方式对我的数据进行计算。最终,我希望在控制台中以标称值 +/- 不确定性的形式显示值。python 包“不确定性”似乎是正确的方法,但我不确定它为我的初始数据点提供的不确定性数字的含义。

我所期望的是,我的初始数据点的不确定性对应于“朴素”标准偏差,即我的协方差矩阵的对角线元素的平方根。这忽略了数据中的相关性,但以标称值 +/- 不确定性的形式显示相关结果无论如何都不会显示相关性,只要后者在进一步计算中被正确考虑,这应该不是问题。

但是,包装上显示的另一个数字是不确定性,我不知道它来自哪里。软件包文档几乎没有帮助。我想知道我是否可能滥用该软件包。

谁能帮我了解一下情况?非常感谢 !!

这是一个最小的可重现示例:

import uncertainties
import numpy as np

# To settle ideas, here are two different covariance matrices with same diagonals 
# -> I expect them to lead to the same std deviations below, but this is not the case:

Cov_matrix1 = np.array([[0.00, 0.0,  0.0], [0.0,  1, 0], [0.0, 0, 4]], np.float64)
Cov_matrix2 = np.array([[0.00, 0.5,  3], [0.5,  1, 0.2], [3, 0.2, 4]], np.float64)

# here are some initial nominal values:

data_nominal = np.array([1, 2, 3], np.float64)

print(" The nominal values of data, whithout covariance matrix is ", data_nominal)

# I impose correlations in my data, using the above covariance matrices

correlated_data1 = np.asarray(uncertainties.correlated_values(data_nominal, Cov_matrix1))
correlated_data2 = np.asarray(uncertainties.correlated_values(data_nominal, Cov_matrix2))

# I print my data in the console, and see that data points have different uncertainties in both cases,
# even though the two covariance matrices have the same diagonals ... What is happening ? 

print("\n First covariance matrix is ")
print(Cov_matrix1)
print("\n Data values are ", correlated_data1)

print("\n 2nd covariance matrix is ")
print(Cov_matrix2)
print("\n Data values are now ", correlated_data2)

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1 回答 1

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我认为问题在于协方差矩阵之一是“非法的”,从某种意义上说

Cov_matrix2 = np.array([[0.00, 0.5,  3], [0.5,  1, 0.2], [3, 0.2, 4]], np.float64)

不是半正定的,它有一个负特征值。因此,使用它在数学上是不可行的,这是软件包没有注意到的。实际上,该包使用这个非法矩阵而没有警告或错误消息,当然,产生的输出不能被认为是有意义的,因此会出现意外行为。

于 2020-10-27T09:59:32.870 回答