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多変量解析に関する特異ランダム行列の固有値分布論の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2804
補助金の研究課題番号 22J11185 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

清水 康希  東京理科大学, 理学部, 助教

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードウィシャート分布 / ランダム行列理論 / Stiefel 多様体 / Zonal 多項式 / 特異ウィシャート分布 / ランダム行列 / 超幾何関数 / ゾーナル多項式 / ジャック多項式
研究開始時の研究の概要

近年の情報化技術の発展により,解析すべきデータの形式や量は多様化している.本研究課題は,変数の数がサンプルサイズを上回る状況において,多変量解析におけるランダム行列の固有値の近似分布の導出を行う.さらに,実多変量解析の理論を複素数,四元数の場合における理論へと拡張し,多変量解析の新たな展開を目指す.

研究実績の概要

本研究課題では,変数の数がサンプルサイズを上回る状況でのランダム行列の固有値分布論の構築を目的としている.令和4年度では,多変量統計解析で重要となる特異ウィシャート行列の固有値の精密分布論の研究を行った.特に,平均ベクトルや分散共分散行列の検定問題で必要となる検定統計量の精密分布の導出を行い,精密分布を計算するためのアルゴリズムを提案した.サンプルサイズや次元が増加すると,精密分布の計算が困難になり,状況に応じた工夫が必要となる.そこで,令和5年度では,固有値の精密分布を精度よく近似するための方法についての研究を行った.
固有値の同時確率密度関数の中に現れる超幾何関数に対して,ラプラス法やHarish-Chandra積分を適用することが有効であることが分かってきた.さらに,母集団固有値が離れているという仮定をおくことで,固有値分布のカイ二乗近似が得られることが分かった.理論的結果の整合性を検証するために,モンテカルロシミュレーションを行い近似精度の検証を行っている段階である.
最大固有値の近似分布の精度を検証したところ,現段階では,良好な結果を得ており,実データ解析に適用するために仮定の緩和を検討している段階である.特に,母集団固有値に課す仮定を緩和することを検討している.これらの成果をまとめ,査読付き学術論文へ投稿する予定である.また,途中経過は国内学会で報告し,関連研究の成果については国際学会で発表した.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Chi-square approximation for the distribution of individual eigenvalues of a singular Wishart matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Koki Shimizu, Hiroki Hashiguchi
    • 雑誌名

      arxiv

      巻: 2306.05160

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Algorithm for the product of Jack polynomials and its application to the sphericity test2022

    • 著者名/発表者名
      Koki Shimizu, Hiroki Hashiguchi
    • 雑誌名

      Statistics & Probability Letters

      巻: 187 ページ: 109505-109505

    • DOI

      10.1016/j.spl.2022.109505

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical computation for the exact distribution of Roy’s largest root statistic under linear alternative2022

    • 著者名/発表者名
      Koki Shimizu, Hiroki Hashiguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      巻: 5 号: 2 ページ: 701-715

    • DOI

      10.1007/s42081-022-00182-y

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized heterogeneous hypergeometric functions and the distribution of the largest eigenvalue of an elliptical Wishart matrix2022

    • 著者名/発表者名
      Aya Shinozaki, Koki Shimizu, Hiroki Hashiguchi
    • 雑誌名

      Random Matrices-Theory and Applications

      巻: 11 号: 04 ページ: 2250034-2250034

    • DOI

      10.1142/s2010326322500344

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ゾーナル多項式の積計算とその統計的検定への応用について2023

    • 著者名/発表者名
      清水康希,橋口博樹
    • 学会等名
      応用統計学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 特異ウィシャート行列の固有値分布のカイ二乗近似2023

    • 著者名/発表者名
      清水康希,橋口博樹
    • 学会等名
      日本計算機統計学会 第37回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Distribution of eigenvalues of a singular elliptical Wishart matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Koki Shimizu, Hiroki Hashiguchi
    • 学会等名
      The 10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 特異ウィシャート行列の固有値の正確分布論2022

    • 著者名/発表者名
      清水康希, 橋口博樹
    • 学会等名
      科研費シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多変量分散分析における対立仮説のもとでのRoyの最大固有値統計量の正確分布2022

    • 著者名/発表者名
      清水康希, 橋口博樹
    • 学会等名
      日本計算機統計学会第36回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ジャック多項式計算の固有値分布論への応用2022

    • 著者名/発表者名
      清水康希
    • 学会等名
      神戸可積分セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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