In statistics, independent, identically distributed random samples do not carry a natural ordering, and their statistics are typically invariant with respect to permutations of their order. Thus, an $n$-sample in a space $M$ can be considered as an element of the quotient space of $M^n$ modulo the permutation group. The present paper takes this definition of sample space and the related concept of orbit types as a starting point for developing a geometric perspective on statistics. We aim at deriving a general mathematical setting for studying the behavior of empirical and population means in spaces ranging from smooth Riemannian manifolds to general stratified spaces. We fully describe the orbifold and path-metric structure of the sample space when $M$ is a manifold or path-metric space, respectively. These results are non-trivial even when $M$ is Euclidean. We show that the infinite sample space exists in a Gromov-Hausdorff type sense and coincides with the Wasserstein space of probability distributions on $M$. We exhibit Fr\'echet means and $k$-means as metric projections onto 1-skeleta or $k$-skeleta in Wasserstein space, and we define a new and more general notion of polymeans. This geometric characterization via metric projections applies equally to sample and population means, and we use it to establish asymptotic properties of polymeans such as consistency and asymptotic normality.


翻译:在统计学中,独立同分布的随机样本不具有自然顺序,其统计量通常对样本顺序的置换保持不变。因此,空间 $M$ 中的 $n$ 个样本可视为商空间 $M^n$ 在置换群作用下的某个元素。本文以样本空间的这一定义及相关的轨道类型概念为出发点,旨在发展统计学的几何视角。我们致力于建立普适的数学框架,以研究从光滑黎曼流形到一般分层空间中经验均值与总体均值的性质。当 $M$ 分别为流形或路径度量空间时,我们完整描述了样本空间的轨道折叠结构与路径度量结构——即便在 $M$ 为欧几里得空间时,这些结论也非平凡。我们证明无穷样本空间在 Gromov-Hausdorff 类型的意义下存在,并恰好与 $M$ 上概率分布的 Wasserstein 空间一致。我们揭示 Fréchet 均值和 $k$-均值可视为 Wasserstein 空间中向 1-骨架或 $k$-骨架的度量投影,并定义了更广义的“多均值”概念。这种通过度量投影的几何刻画同样适用于样本均值与总体均值,我们利用它建立了多均值的渐近性质(如一致性与渐近正态性)。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月21日
VIP会员
最新内容
面向2027年及未来的海军情报改革
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:49
综述 | Self-Evolving Coding Agents:自进化编程智能体
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:16
美海军陆战队将三型无人机整合入统一战场网络
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:39
《无人机蜂群:释放人类-蜂群编队的潜能》
专知会员服务
4+阅读 · 今天9:12
《战略战术化:一项综合性述评》
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:08
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员