Spectral methods rely on the stability of principal eigenspaces under random perturbations. Classically, this is quantified by the Davis-Kahan and Wedin theorems, which bound the eigenspace error via the operator norm of the noise and the relevant spectral gaps. While sharp for arbitrary deterministic perturbations, these worst-case bounds can be wasteful in the low-rank signal-plus-noise setting, as they fail to capture the interaction between the signal geometry and the noise distribution. We study the spectral perturbation of signal-plus-noise matrices corrupted by sparse random noise with an arbitrary, inhomogeneous variance profile. Under heterogeneous variances, the empirical eigenvectors suffer a systematic, deterministic geometric bias invisible to classical bounds. Leveraging the Quadratic Vector Equation (QVE) and fine-grained isotropic local laws, we derive near-optimal, non-asymptotic bounds for the leading eigenspaces in the operator and 2-to-infinity norms. These separate the usual signal-to-noise contribution, stochastic fluctuations, and structured geometric bias terms determined by the alignment between the signal eigenspaces and the row-wise variance profile. We further develop refined rowwise bounds that adapt to the variance-weighted leverage of the signal space, yielding sharper guarantees in delocalized regimes. As applications, we establish strong consistency of adjacency spectral clustering for degree-corrected stochastic block models with heterogeneous degrees and unbalanced communities, recovering the logarithmic expected-degree scale in the regular balanced case. We also study spectral embedding for generalized random dot product graphs, showing that the full signal embedding admits sharp rowwise control, whereas spectral truncation can retain a systematic geometric bias determined by the omitted signal directions and the variance profile.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

AAAI 2024 | GCIL:因果视角下的图对比不变学习
专知会员服务
20+阅读 · 2024年3月5日
【NeurIPS2022】图谱视角下的图对比学习
专知会员服务
27+阅读 · 2022年10月9日
近期语音类前沿论文
深度学习每日摘要
14+阅读 · 2019年3月17日
Jacob Eisenstein《自然语言处理》最新经典教材免费分享
深度学习与NLP
24+阅读 · 2019年2月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 基于知识图谱子图匹配以回答自然语言问题
开放知识图谱
26+阅读 · 2018年6月26日
论文浅尝 | 基于知识图谱的子图匹配回答自然语言问题
开放知识图谱
27+阅读 · 2018年5月17日
论文浅尝 | 知识图谱问答中的层次类型约束主题实体识别
一文读懂生成对抗网络GANs(附学习资源)
数据派THU
10+阅读 · 2018年2月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 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 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 7月24日
VIP会员
相关主题
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
9+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
9+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
13+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
AAAI 2024 | GCIL:因果视角下的图对比不变学习
专知会员服务
20+阅读 · 2024年3月5日
【NeurIPS2022】图谱视角下的图对比学习
专知会员服务
27+阅读 · 2022年10月9日
相关资讯
近期语音类前沿论文
深度学习每日摘要
14+阅读 · 2019年3月17日
Jacob Eisenstein《自然语言处理》最新经典教材免费分享
深度学习与NLP
24+阅读 · 2019年2月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 基于知识图谱子图匹配以回答自然语言问题
开放知识图谱
26+阅读 · 2018年6月26日
论文浅尝 | 基于知识图谱的子图匹配回答自然语言问题
开放知识图谱
27+阅读 · 2018年5月17日
论文浅尝 | 知识图谱问答中的层次类型约束主题实体识别
一文读懂生成对抗网络GANs(附学习资源)
数据派THU
10+阅读 · 2018年2月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员