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문제 10 · 주성분 분석

문제 10 [5점]

아래와 같은 관측값이 주어졌을 때, 제 1 주성분principal component을 구하시오.

{(2,0),(0,2),(3,1),(1,3)}
풀이 및 해설

평균: x¯=(2+0+3+14,0+2+1+34)=(1.5,1.5).

중심화: (0.5,1.5),(1.5,0.5),(1.5,0.5),(0.5,1.5).

공분산 행렬 (N=4):

S=14(5335)=(1.250.750.751.25)

고윳값det(SλI)=(1.25λ)20.752=01.25λ=±0.75λ=2 또는 0.5.

제1 주성분 — 최대 고윳값 λ1=2에 대응하는 고유벡터. (S2I)v=0에서 0.75v10.75v2=0v1=v2이므로

 v1(1,1),12(1,1) (λ1=2)

데이터가 (2,0),(3,1)(0,2),(1,3)처럼 (1,1) 방향으로 가장 넓게 퍼져 있어 자연스러운 결과다.

👉 실습(Python)에서 공분산·고유분해 계산

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