Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente
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Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente



  1. #1
    fabio123

    Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente


    ------

    Bonjour,

    Je cherche à savoir si, sur une matrice de Fisher, l'opération de projection (avec une matrice Jacobienne) commute avec une opération de marginalisation (on enlève une ou des lignes/colonnes correspondant chacune à un paramètre que l'on veut estimer (issu de la matrice de Covariance qui est la matrice inverse de la matrice de Fisher).

    Les 2 façons de construire ces 2 matrices sont :

    1) Première méthode :

    1.1) J'ai une matrice de Fisher initiale F_ij de taille 5x5. J'applique une projection sur cette matrice avec un Jacobien J_ij de taille 5x5, selon la formule :



    1.2) J'ai donc une nouvelle matrice de Fisher 5x5 "M_1" que l'on qualifie de "projetée", c'est-à-dire que les anciens paramètres ont été remplacés par de nouveaux paramètres (issus du Jacobien)

    2) Deuxième méthode :

    2.1) J'inverse directement la matrice de Fisher initiale 5x5 et ainsi j'obtiens une matrice de covariance 5x5. Je fais ensuite une projection sur cette matrice de covariance.

    2.2) Je re-inverse pour obtenir une nouvelle matrice de Fisher 5x5 "M_2"

    Le but est de savoir si dans les 2 méthodes, si les 2 matrices "M_1" et "M_2" sont égales.

    ça revient donc à savoir si l'opération de projection et l'inversion de matrice commutent.

    Il faut aussi préciser que ma matrice de Fisher initiale est symétrique et est composée de sous matrices blocs (pas nécéssairement carrés).

    J'ai cherché de mon coté et j'ai peut être une piste avec le complément de Schur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Compl%C3%A9ment_de_Schur mais je n'arrive pas à conclure.

    Si quelqu'un arrive à prouver qu'il n'y a pas égalité entre les 2 matrices "M_1" et "M_2", sous quelles conditions sur le Jacobian pourrais-je avoir une égalité ?

    Ci-dessous un script Matlab de calcul symbolique où j'essaie de conclure, peut-être que ça aidera quelqu'un (il est toujours en train de tourner de mon coté) :

    Code:
    clear;
    clc;
    
    % Big_1 Fisher : 
    FISH_Big_1_SYM = sym('sp_', [5,5], 'real');
    % Force symmetry for Big_1
    FISH_Big_1_SYM = tril(FISH_Big_1_SYM.') + triu(FISH_Big_1_SYM,1);
    
    % Big_2 Fisher : 
    FISH_Big_2_SYM = sym('sp_', [5,5], 'real');
    % Force symmetry for Big_2
    FISH_Big_2_SYM = tril(FISH_Big_2_SYM.') + triu(FISH_Big_2_SYM,1);
    
    % Jacobian 1 
    J_1_SYM = sym('j_', [5,5], 'real');
    % Jacobian 2 
    J_2_SYM = sym('j_', [5,5], 'real');
    
    %%%%%%%% Method 1 : projection before %%%%%%%%%
    
    % Projection
    FISH_proj_1_SYM = J_1_SYM'*FISH_Big_1_SYM*J_1_SYM;
    
    %%%%%%%% Method 2 : projection after %%%%%%%%%
    % Invert Fisher_2
    COV_Big_2_SYM = inv(FISH_Big_2_SYM);
    % Projection
    COV_proj_2_SYM = J_2_SYM'*COV_Big_2_SYM*J_2_SYM;
    FISH_proj_2_SYM = inv(COV_proj_2_SYM);
    
    % Test equality between 2 matrices
    isequal(FISH_proj_1_SYM,FISH_proj_2_SYM)

    Toute aide est la bienvenue.

    -----

  2. #2
    fabio123

    Re : Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente

    Excusez-moi, je me suis mal exprimé au début de question :

    Je cherche à savoir si, sur une matrice de Fisher, l'opération de projection (avec une matrice Jacobienne) commute avec l'inversion de la matrice intiale.

    Je ne parle pas encore de marginalisation, c'est encorre une étaple après.

    Cordialement.

  3. #3
    fabio123

    Re : Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente

    Bon, pour faire tourner le script plus vite, j'ai diminué la dimension des matrices de Fisher et les Jacobiens à 3x3.

    voici le script :

    Code:
    clear;
    clc;
    
    % Big_1 Fisher : 
    FISH_Big_1_SYM = sym('sp_', [3,3], 'real');
    % Force symmetry for Big_1
    FISH_Big_1_SYM = tril(FISH_Big_1_SYM.') + triu(FISH_Big_1_SYM,1);
    
    % Big_2 Fisher : 
    FISH_Big_2_SYM = sym('sp_', [3,3], 'real');
    % Force symmetry for Big_2
    FISH_Big_2_SYM = tril(FISH_Big_2_SYM.') + triu(FISH_Big_2_SYM,1);
    
    % Jacobian 1 
    J_1_SYM = sym('j_', [3,3], 'real');
    % Jacobian 2 
    J_2_SYM = sym('j_', [3,3], 'real');
    
    %%%%%%%% Method 1 : projection before %%%%%%%%%
    
    % Projection
    FISH_proj_1_SYM = J_1_SYM'*FISH_Big_1_SYM*J_1_SYM;
    
    %%%%%%%% Method 2 : projection after %%%%%%%%%
    % Invert Fisher_2
    COV_Big_2_SYM = inv(FISH_Big_2_SYM);
    % Projection
    COV_proj_2_SYM = J_2_SYM'*COV_Big_2_SYM*J_2_SYM;
    FISH_proj_2_SYM = inv(COV_proj_2_SYM);
    
    % Test equality between 2 matrices
    isequal(FISH_proj_1_SYM,FISH_proj_2_SYM)
    L'exécution me donne en très peu de temps ce dont je me doutais : les 2 matrices ne sont pas égales.

    Par exemple, si je compare les éléments (1,1) des 2 matrices :

    Code:
    >> FISH_proj_1_SYM(1,1)
    
    ans =
    
    j_1_1*(j_1_1*sp_1_1 + j_2_1*sp_1_2 + j_3_1*sp_1_3) + j_2_1*(j_1_1*sp_1_2 + j_2_1*sp_2_2 + j_3_1*sp_2_3) + j_3_1*(j_1_1*sp_1_3 + j_2_1*sp_2_3 + j_3_1*sp_3_3)
    et :
    Code:
    >> FISH_proj_2_SYM(1,1)
    
    ans =
    
    (sp_3_3*j_1_2^2*j_2_3^2 - 2*sp_2_3*j_1_2^2*j_2_3*j_3_3 + sp_2_2*j_1_2^2*j_3_3^2 - 2*sp_3_3*j_1_2*j_1_3*j_2_2*j_2_3 + 2*sp_2_3*j_1_2*j_1_3*j_2_2*j_3_3 + 2*sp_2_3*j_1_2*j_1_3*j_2_3*j_3_2 - 2*sp_2_2*j_1_2*j_1_3*j_3_2*j_3_3 + 2*sp_1_3*j_1_2*j_2_2*j_2_3*j_3_3 - 2*sp_1_2*j_1_2*j_2_2*j_3_3^2 - 2*sp_1_3*j_1_2*j_2_3^2*j_3_2 + 2*sp_1_2*j_1_2*j_2_3*j_3_2*j_3_3 + sp_3_3*j_1_3^2*j_2_2^2 - 2*sp_2_3*j_1_3^2*j_2_2*j_3_2 + sp_2_2*j_1_3^2*j_3_2^2 - 2*sp_1_3*j_1_3*j_2_2^2*j_3_3 + 2*sp_1_3*j_1_3*j_2_2*j_2_3*j_3_2 + 2*sp_1_2*j_1_3*j_2_2*j_3_2*j_3_3 - 2*sp_1_2*j_1_3*j_2_3*j_3_2^2 + sp_1_1*j_2_2^2*j_3_3^2 - 2*sp_1_1*j_2_2*j_2_3*j_3_2*j_3_3 + sp_1_1*j_2_3^2*j_3_2^2)/(j_1_1^2*j_2_2^2*j_3_3^2 - 2*j_1_1^2*j_2_2*j_2_3*j_3_2*j_3_3 + j_1_1^2*j_2_3^2*j_3_2^2 - 2*j_1_1*j_1_2*j_2_1*j_2_2*j_3_3^2 + 2*j_1_1*j_1_2*j_2_1*j_2_3*j_3_2*j_3_3 + 2*j_1_1*j_1_2*j_2_2*j_2_3*j_3_1*j_3_3 - 2*j_1_1*j_1_2*j_2_3^2*j_3_1*j_3_2 + 2*j_1_1*j_1_3*j_2_1*j_2_2*j_3_2*j_3_3 - 2*j_1_1*j_1_3*j_2_1*j_2_3*j_3_2^2 - 2*j_1_1*j_1_3*j_2_2^2*j_3_1*j_3_3 + 2*j_1_1*j_1_3*j_2_2*j_2_3*j_3_1*j_3_2 + j_1_2^2*j_2_1^2*j_3_3^2 - 2*j_1_2^2*j_2_1*j_2_3*j_3_1*j_3_3 + j_1_2^2*j_2_3^2*j_3_1^2 - 2*j_1_2*j_1_3*j_2_1^2*j_3_2*j_3_3 + 2*j_1_2*j_1_3*j_2_1*j_2_2*j_3_1*j_3_3 + 2*j_1_2*j_1_3*j_2_1*j_2_3*j_3_1*j_3_2 - 2*j_1_2*j_1_3*j_2_2*j_2_3*j_3_1^2 + j_1_3^2*j_2_1^2*j_3_2^2 - 2*j_1_3^2*j_2_1*j_2_2*j_3_1*j_3_2 + j_1_3^2*j_2_2^2*j_3_1^2)

    Vous pouvez voir la différence entre ces 2 éléments.

    Maintenant, Je dois donc trouver les conditions sur le Jacobien pour que les 2 matrices de Fisher soient égales. Je pense notamment aux nombreux termes nuls dans mon Jacobien :

    en réalité, j'ai un Jacobien ressemblant à ce type de matrice :

    >> Jacob

    ans =

    h 2*h 0
    0 h 2*h
    0 0 1

    avec h un paramètre à estimer. Comme vous pouvez le voir, Il y a pas mal de termes nuls.

    Quel serait le moyen pour trouver à partir du code ci-dessus les termes qui devraient être nuls sur le Jacobien pour avoir l'égalité entre les 2 matrices ?

    ps : j'ai simpilifé avec des matrices 3x3 mais en réalité, les matrices sont plus grandes : j'étais obligé de prendre un exemple simple pour illustrer mon problème.

  4. #4
    MissJenny

    Re : Egalite entre 2 matrices de Fisher construites de manière différente

    bonjour, je ne suis pas sûr de comprendre ton problème (en fait je suis sûr de ne pas le comprendre) mais je me demande si la condition que tu cherches sur J n'est pas tout simplement qu'il s'agisse d'une matrice orthogonale.
    Dernière modification par MissJenny ; 20/07/2021 à 07h31.

  5. A voir en vidéo sur Futura

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